С помощью группы ферментов полимераз при делении клетка способна реплицировать ДНК для создания нового генетического аппарата. Этот же класс ферментов также участвует в синтезе РНК. На протяжении длительного времени считалось, что полимеразы способны работать только в одном направлении – по матрице оригинальной цепочки ДНК для создания РНК или другой ДНК, что в теории предотвращает "обратную запись" матричной РНК.
Ученые из Университета Томаса Джефферсона впервые получили доказательства того, что сегменты РНК могут быть "перекодированы" обратно в ДНК, что может изменить центральную догму биологии и затронуть многие области этой фундаментальной науки. Работа опубликована в журнале Science Advances.
"Тот факт, что полимеразы человека могут с высокой эффективностью синтезировать ДНК, поднимает множество важных вопросов", – рассказывает один из авторов статьи, Ричард Померантц. "К примеру, полученные данные позволяют предположить, что матричные РНК можно использовать в качестве "шаблона" для репарации или "перезаписи" ДНК.
По словам авторов, их исследование началось с изучения довольно необычной полимеразы θ (полимераза тета). Среди 14 различных ДНК-полимераз в клетках млекопитающих только 3 способны производить дупликацию генома при подготовке клетки к делению. Оставшиеся 11 ферментов вовлечены в процессы идентификации ошибок и репарации ДНК. При этом полимераза тета склонна к ошибкам в функционировании и может "пропускать" довольно большое количество мутаций – ученые обратили внимание, что подобные качества фермента напоминают таковые у вирусных обратных транскриптаз. Как показали результаты серии проведенных экспериментов с рентгеновской кристаллографией, полимераза тета, как и обратная транскриптаза ВИЧ, действует в качестве ДНК полимеразы, но также способна к связыванию с РНК и обратной записи этой нуклеиновой кислоты в ДНК.
Полученные данные указывают на то, что в здоровых клетках эта молекула в первую очередь выполняет функцию репарации ДНК, в то время как в раковых клетках полимераза тета проявляет высокую активность, принимая участие в росте опухоли и формировании лекарственной резистентности. Дальнейшие исследования в этой области позволят лучше понять процессы репарации ДНК и патологической пролиферации при онкологических заболеваниях.
Работа выполнена в рамках гранта Национального института здоровья США.