Сделано открытие, которое значимо не только для фундаментальной науки, но и имеет конкретное клиническое применение. Найдены свойства фермента TyrRS, которые усиливают функцию ДНК-протекции, и могут помочь защитить людей от радиационных поражений, а также от наследственных дефектов в репарации ДНК.
«В эксперименте мы вызвали сверхэкспрессию TyrRS у рыбок Данио и обнаружили, что они были полностью защищены от повреждений ДНК, вызванных ультрафиолетовым излучением», – утверждает профессор Сян-Лей Ян, который руководил исследованием.
Новое открытие также может привести к лучшему пониманию нейродегенеративных расстройств, в частности болезни Шарко-Мари-Тута, развивающегося вследствие мутаций в гене TyrRS.
Открытие сделано в результате сотрудничества между несколькими лабораториями TSRI, сообщается журнала Molecular Cell.
TyrRS (тирозил тРНК синтетазы) относится к семейству эволюционно древних ферментов, которые необходимы для клеточного синтеза белков. Они узнают коды, содержащиеся в генных транскриптах, и связывают их с соответствующими аминокислотами – строительными блоками белков.
Однако, как было обнаружено в последние годы, TyrRS и другие тРНК синтетазы, которые присутствуют в клетках в относительном изобилии, имеют дополнительные функции. Первое открытие было сделано в 1999 году профессором Paul Schimmel в лаборатории TSRI, который обнаружил, что TyrRS иногда делится в умирающих клетках на две части, каждая из которых несет иммуностимулирующий сигнал к другим клеткам.
В исследовании 2012 года профессор Yang с соавторами обнаружили, что TyrRS есть еще одна роль в клеточном ядре и фермент экспрессирует в клетках, когда синтез белков сильно замедляется.
«Снижение синтеза белка часто связано с реакцией на стресс, поэтому мы начали исследования в этом направлении», – пишет профессор Yang.
Учёные создавали различные стрессовые состояния в нескольких типах клеток. Исследователи выявили, что только «окислительный» стресс, общий стресс, вызванный избытком молекул кислорода в клетках, вызывал переход TyrRS в ядро.
Что TyrRS может делать в ядре? Чтобы узнать больше, команда изучала как паттерны экспрессии генов изменились в клетках, когда TyrRS попадал в ядро. Многие из этих изменений были связаны с всплесками активности среди генов, которые ранее были связаны с защитой и репарацией ДНК. Исключение TyrRS из ядра останавливало эти всплески.
«Мы обнаружили, что TyrRS способствует наиболее консервативной и безошибочной репарации ДНК, которая помогает сохранить стабильность в геноме клетки, когда она получает повреждения», – утверждает профессор Xiaohua Wu (Ксиэохуа Ву), эксперт по репарации ДНК.
В принципе, пишут учёные, терапия, которая так или иначе будет способствовать концентрации TyrRS в ядрах клеток, может обеспечить надежную защиту ДНК у людей с радиационным облучением или подвергшихся воздействиям токсинов, или с наследственными дефектами репарации ДНК.
Учёные также надеются, что недавно выясненная роль TyrRS в ядре в конечном итоге прольёт свет на процессы, лежащие в основе болезни Мари-Тута Шарко, наследственного заболевания, приводящего к дегенерации периферических нервов. Некоторые варианты этого заболевания связаны с мутациями в гене TyrRS.
ПОДРОБНЕЕ В НАУЧНОЙ СТАТЬЕ:
Wei, Na; Shi, Yi; Truong, Lan N.; Fisch, Kathleen M.; Xu, Tao et al. Oxidative Stress Diverts tRNA Synthetase to Nucleus for Protection against DNA Damage // Molecular Cell (2014)
Врач кардиолог, терапевт, врач функциональной диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
