Исследователи из Оксфордского университета обнаружили, что клеточный механизм предпочтительнее защищает гены растений от вредного воздействия мутаций.
Хотя мутация последовательности ДНК является основным топливом эволюции видов, мутации в генах часто вредны. В качестве формы защиты организмы развили механизмы восстановления для исправления последовательности ДНК после мутации. Один из этих механизмов называется репарацией несоответствия ДНК (MMR). Он корректирует мутации, возникающие при репликации генома при делении клеток.
Новое исследование, опубликованное в журнале Genome Research, впервые показало, что MMR нацелен на определенные области генома и преимущественно восстанавливает гены.
Исследование проводилось в Департаменте растениеводства совместно с коллегами из Чжэцзянского университета (Китай) и Лахорского университета управленческих исследований (Пакистан).
Под руководством профессора Оксфорда Николаса Харберда группа изучила 9000 мутаций, накопленных в пяти поколениях штамма с дефицитом MMR модельного вида растений Arabidopsis thaliana, и сравнила их с мутациями, возникающими у штамма с MMR.
Исследование имеет важные последствия для здоровья человека и особенно полезно для понимания изменений, происходящих в клетках во время развития опухолей, лежащих в основе рака. Дефицит MMR предрасполагает клетки к опухолям, предположительно потому, что в клетках с дефицитом MMR отсутствует генная защита, которая снижает риск мутации в генах, которые обычно подавляют образование опухолей. Команда не планирует расширять эти выводы, но будет приветствовать интерес со стороны любого, кто хочет продолжить исследование с точки зрения медицинской науки.
«Как и ожидалось, частота мутаций в штамме с дефицитом MMR была значительно выше, чем в штамме с MMR», - сказал профессор Харберд. «Но мы были удивлены, увидев, что в то время как мутации более или менее случайным образом распространяются по всему геному штамма с дефицитом MMR, они не распространяются случайным образом по всему геному штамма с MMR». В частности, гены, а не негенные области генома, оказались предпочтительнее защищены от мутаций в MMR-компетентном штамме.
В статье показано, что MMR преимущественно восстанавливает гены, а не другие области генома. Это открытие значительно улучшает наше понимание того, как организмы используют MMR для снижения частоты спонтанных мутаций.
«Хотя гены необходимы для биологии организмов, функции, если таковые имеются, негенных областей генома менее ясны», - сказал проф. Харберд. «Поэтому понятно, что естественный отбор мог благоприятствовать относительному нацеливанию MMR на гены, а не на негенные области. Теперь задача состоит в том, чтобы понять, как работает этот таргетинг».