Международная команда биологов из Фрайбурга под руководством доктора Вэньцзин Ци и профессора Ральфа Баумейстера раскрыла, как ретротранспозон LINE1 использует белок клетки, чтобы активироваться — именно это происходит при опухолях. Заодно ученые разгадали, как клетка защищается от таких угроз, как рак или хроническое воспаление.

Ретротранспозон — это «прыгающий ген», который может копировать себя и вставлять копии в новые места ДНК. Он похож на вирус, но не может покинуть клетку, зато способен вызывать мутации.

Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Спящие агенты генома

В человеческой ДНК тысячи «спящих агентов» — ретротранспозонов. Это что-то вроде генетических диверсантов, оставшихся после древних вирусов. Они умеют вырезаться из ДНК и размножаться, используя ресурсы клетки. Самый распространенный из них — LINE1 — занимает почти 20% генома. Если он „просыпается“, то встраивается в новое место, ломая генетический код. Иногда это дает эволюционные преимущества, но чаще приводит к катастрофе: опухолям или воспалению.

Как клетка борется с диверсантом

Ученые выяснили механизм: LINE1 привлекает белок NRBP1, который когда-то был ферментом, но за миллионы лет мутировал и потерял функции. Однако клетка не беззащитна — у нее есть «контрразведка»: белок NRBP2, почти копия NRBP1. Он помечает NRBP1 как мусор, и тот уничтожается. Если NRBP2 проигрывает эту борьбу, начинаются болезни.

Почему это важно

До сих пор роль NRBP1 и NRBP2 в раке была загадкой. Теперь ясно: их дуэль — часть эволюционной гонки вооружений между клеткой и ретротранспозонами.

Наши данные не только объясняют связь этих белков с опухолями, но и показывают, как дупликация генов создает новые защитные механизмы, — говорит Вэньцзин Ци.

Открытие может помочь:

• Диагностике рака: если LINE1 активируется в опухолях, его активность можно использовать как маркер.
• Лечению воспалений: хронические воспаления часто связаны с «пробуждением» ретротранспозонов — теперь есть мишень для терапии.
• Генотерапии: если научиться контролировать LINE1, можно редактировать геном без CRISPR, используя его собственные механизмы.

Исследование проводилось in vitro и на модельных организмах. Неясно, насколько точно эти процессы воспроизводятся в человеческом организме, особенно при разных типах рака. Кроме того, NRBP2 — не единственный защитный механизм; возможно, клетка использует и другие пути подавления LINE1.

Ранее ученые открыли историю заселения Океании благодаря древней ДНК.