_ Studiul dezvăluie necunoscutul ARN rol în repararea daunelor ADN

O echipă multi-instituțională de cercetători, condusă de Francesca Storici de la Georgia Tech, a descoperit un lucru necunoscut anterior rolul ARN-ului. Perspectivele lor ar putea duce la tratamente îmbunătățite pentru boli precum cancerul și tulburările neurodegenerative, schimbând în același timp înțelegerea noastră despre sănătatea și evoluția genetică.

Moleculele de ARN sunt cel mai bine cunoscute ca mesageri de producție de proteine. Ei transportă instrucțiuni genetice de la ADN la ribozomi - fabricile din interiorul celulelor care transformă aminoacizii în proteinele necesare pentru multe funcții celulare. Dar echipa lui Storici a descoperit că ARN-ul poate ajuta, de asemenea, celulele să repare o formă severă de deteriorare a ADN-ului numită rupere dublu-catenar sau DSB.

O DSB înseamnă că ambele catene ale helixului ADN au fost tăiate. Celulele au instrumentele necesare pentru a face unele reparații, dar un DSB este o deteriorare semnificativă și, dacă nu este fixat corespunzător, poate duce la mutații, moarte celulară sau cancer. (În mod interesant, tratamentele pentru cancer, cum ar fi chimioterapia și radiațiile, pot provoca DSB.)

Storici, profesor la Școala de Științe Biologice, și-a dedicat cercetările studierii moleculelor și mecanismelor care stau la baza reparațiilor ADN-ului deteriorat. În urmă cu zece ani, ea și colaboratorii au descoperit că ARN-ul poate servi drept șablon pentru repararea DSB, publicând descoperirile lor în Nature.

„Acum am aflat că ARN-ul poate promova direct mecanismele de reparare a DSB”, a spus Storici. , al cărui laborator a făcut echipă cu experți în matematică din laboratorul Nataša Jonoska de la Universitatea din Florida de Sud. Toate fac parte din Centrul de Sud-Est pentru Matematică și Biologie cu sediul la Georgia Tech. Ei explică descoperirea lor în jurnalul Nature Communications.

„Aceste descoperiri deschid o nouă înțelegere a rolului potențial al ARN în menținerea integrității genomului și în conducerea schimbărilor evolutive”, a adăugat Storici.

The. cercetătorii au folosit grafice de variație-distanță pentru a vizualiza milioane de evenimente de reparare a DSB, oferind un instantaneu cuprinzător al variațiilor secvenței. Graficele au evidențiat diferențe majore în modelele de reparare, în funcție de poziția DSB.

Această abordare matematică a descoperit, de asemenea, diferențe semnificative în eficiența reparației, indicând potențialul ARN în modularea rezultatelor reparației DSB.

„Aceste descoperiri subliniază rolul critic al vizualizării matematice în înțelegerea mecanismelor biologice complexe și ar putea deschide calea pentru intervenții direcționate în stabilitatea și stabilitatea genomului. cercetare terapeutică”, a spus Jonoska.

Când apare un DSB în ADN, este ca o grindă portantă într-o clădire care se sparge. Este necesară o reparație atentă și precisă pentru a asigura stabilitatea clădirii sau ADN-ului. Piesele trebuie reunite cu precizie pentru a preveni deteriorarea sau mutația ulterioară. Repararea unei clădiri deteriorate necesită a avea un maistru de încredere pe șantier. Un DSB necesită ceva foarte asemănător.

„Un mecanism cheie pe care l-am identificat este că ARN-ul poate ajuta la poziționarea și menținerea capetelor ADN-ului rupt în loc, facilitând procesul de reparare”, a explicat Storici, a cărui echipă a efectuat cercetarea în atât celulele umane, cât și cele de drojdie.

În mod concret, ei au descoperit că moleculele de ARN și secțiunea spartă a ADN-ului se pot potrivi ca niște piese de puzzle. Când ARN-ul are acest tip de complementaritate cu locul de rupere a ADN-ului, el acționează ca o schelă sau un ghid, dincolo de funcția sa tradițională de codare, arătând mașinilor celulare unde să facă reparații. De-a lungul mileniilor, celulele au dezvoltat mecanisme complexe de fixare a DSB, fiecare dintre ele funcționând ca unelte diferite din aceeași cutie de instrumente.

Echipa lui Storici a arătat că ARN-ul poate influența ce instrumente sunt folosite, în funcție de complementaritatea sa cu cele rupte. catene de ADN. Aceasta înseamnă că, pe lângă faptul că este mesagerul important pentru producția de proteine, ARN-ul acționează atât ca maistru, cât și ca muncitor atunci când vine vorba de repararea ADN-ului.

O înțelegere mai profundă a rolului ARN-ului în repararea ADN-ului ar putea duce la noi strategii pentru consolidarea mecanismelor de reparare în celulele sănătoase, reducând potențial efectele nocive ale tratamentelor precum chimioterapia și radiațiile.

„ARN-ul”. are o funcție mult mai largă decât știam noi”, a spus Storici. „Avem încă o mulțime de cercetări de făcut asupra acestor mecanisme, dar această muncă deschide noi căi de explorare a modului în care ARN-ul ar putea fi valorificat în îngrijirea sănătății, ceea ce poate duce la noi tratamente pentru cancer și alte boli genetice.”

(Fluierul)