Описан механизм репарации, сопряженной с транскрипцией, у бактерий

Эксцизионная репарация нуклеотидов (nucleotide excision repair, NER) в клетке служит для «починки» относительно протяженных повреждений, нарушающих геометрию двойной спирали ДНК. У бактерий распознавание повреждений в начале NER осуществляет комплекс UvrA-UvrB, который привлекает эндонуклеазу UvrC, вырезающую необходимый фрагмент ДНК. Брешь, образованная после удаления повреждения, застраивается ДНК-полимеразой. Однако UvrA-UvrB работает не очень эффективно, так что иногда распознавание повреждений осуществляет РНК-полимераза. Такая разновидность NER называется репарацией, сопряженной с транскрипцией (transcription-coupled repair, TCR).

Предложены два основных механизма TCR. Согласно одному из них, РНК-полимераза, «застрявшая» на поврежденном участке ДНК, вытесняется АТФ-зависимым белком Mfd, который привлекает к повреждению UvrA. Альтернативная точка зрения предполагает, что «выталкивает» РНК-полимеразу хеликаза UvrD, которая тем самым открывает доступ белкам NER к поврежденному участку. Авторы новой работы, опубликованной в Nature, детально восстановили механизм TCR и проанализировали, как в нем задействованы белки NER.

Ученые исследовали TCR на примере кишечной палочки Escherichia coli, используя комбинацию генетических и биохимических методов. Взаимодействие между белками исследовали с помощью формирования кросс-сшивок и последующего анализа комплекса посредством масс-спектрометрии.

Авторы показали, что РНК-полимераза действует как первичный сенсор повреждений в ДНК и выступает в роли платформы, которая привлекает белки, участвующие в NER. Белки UvrA и UvrD постоянно взаимодействуют с РНК-полимеразой в ходе ее работы, обеспечивая тем самым возможность быстрого запуска NER при обнаружении повреждений в ДНК по ходу транскрипции. Когда РНК-полимераза детектирует повреждение, к ней привлекается второй мономер UvrD. Взаимодействуя друг с другом, два мономера UvrD формируют функциональную хеликазу, которая способствует «отступанию» РНК-полимеразы. После этого к сайту повреждения привлекается вторая субъединица UvrA, а также UvrB, и запускается классический путь NER.

Ученые отметили, что, вопреки устоявшемуся мнению, TCR не является минорным путем репарации и используется клетками весьма активно. Кроме того, они показали, что Mfd не играет ключевой роли в TCR. По-видимому, Mfd участвует в удалении с ДНК дефектных РНК-полимераз, мешающих сборке комплекса TCR, а также в возобновлении транскрипции после устранения повреждения.