Гомологичная рекомбинация у млекопитающих
Белки, обеспечивающие рекомбинацию, подобные дрожжевым Rad51 , выявлены у грибов (Ustilago maydis), у растений, птиц и млекопитающих, включая человека [ Kornberg A., Baker T.A., 1992 , Roca A., Cox M., 1997 , Rice M.C., ea, 1997 ].
У млекопитающих они найдены в мейотическом хроматине [ Plug A.W., ea, 1996 ] и в составе синаптонемного комплекса [ Haaf T., Golub E.T., Reddy G. et al., 1995 ].
Белок человека hRad51 катализировал АТР-зависимое гомологичное спаривание и реакцию переноса нити ДНК in vitro [ Baumann P., ea, 1996 ]. Эти данные согласуются с генетическими наблюдениями по " нокауту " гена RAD51 у мышей, который приводит к генетической нестабильности клеток мыши - появлению аномальных митозов и высокой изменчивости хромосом [ Lim D.S., Hastly P., 1996 ].
Ген BRCA1 (опухолевый ген-супрессор ) контролирует предрасположенность к наследственному раку молочной железы и наследственному раку яичников [ Feunteun J., Lenoir G.M., 1996 ]. Продукт этого гена - белок Brca1 может взаимодействовать с белком hRad51 .
Действительно, фрагмент белка Brca1 (всего 1864 аминокислотных остатка), содержащий остатки 788 - 1064, образует комплекс с hRad51, а с помощью иммунофлюоресцентного окрашивая удалось показать, что оба белка колокализованы in vivo в одних и тех же элементах синаптонемного комплекса [ Scully R., ea, 1997 ]. Примечательно также, что С-концевая часть белка Brca1 показывает гомологию c белком 53BP1 ( Koonin V.F., 1996 ), который был идентифицирован в клетках человека благодаря своей способности связываться с белком p53 . Более того, компьютерный анализ выявил на С-конце белка Brca1 аминокислотную последовательность длиной около 180 остатков (предположительно образующих (бета-слой), консервативную для ряда белков, в числе которых и белок Rad59 дрожжей , известный своей ролью в контроле клеточного цикла [ Slede W., ea, 1994 ].
Мутации в другом супрессорном гене BRCA2 ответственны в 50% случаев за предрасположенность к раннему развитию рака молочной железы у женщин [ Wooster R., ea, 1994 ].
Мышиные эмбрионы с дефектным геном BRCA2 обладали повышенной чувствительностью к g-лучам и погибали на ранних стадиях развития [ Sharan S.K., ea, 1997 ].
С-концевой фрагмент (36 аминокислотных остатков) белка Brca2 мыши (всего 3328 остатка) физически взаимодействовал с N-концевым районом белка mRad51 мыши (43 остатка). С учетом того, что гены, кодирующие эти белки, экспрессируются в эмбрионах одновременно, становится очевидной функциональная значимость этого взаимодействия [ Wooster R., ea, 1994 ].
Белок р53 дикого типа связывается с hRad51 и бактериальным RecA [ Sturzbecher H.-W., ea, 1996 ]. In vitro он подавляет главные биохимические активности белка RecA: онДНK-зависимую АТPазу и реакцию переноса нити ДНК.
В опытах in vivo был использован термочувствительный белок р53ts, который при 32 градусах С обладал конформацией белка дикого типа и останавливал клеточный цикл на стадии G1 , а при 38 градусах приобретал онкогенный потенциал.
Вестерн-блотинг с использованием поликлональных hRad51- и моноклональных р53-антител выявлял способность к образованию комплекса hRad51::p53 только при 32(С. Эти данные предполагают способность продукта супрессорного гена р53 контролировать hRad51-зависимую гомологичную рекомбинацию , которая может быть одной из причин хромосомных перестроек в ходе развития опухоли.
Функциональное взаимодействие белков Rad51 и p53 подтверждает и наблюдения in vivo: ранняя гибель эмбрионов мыши при нокауте гена RAD51 может быть подавлена специальной мутацией в гене p53 [ Lim D.S., Hastly P., 1996 ].
Таким образом, работы с генами млекопитающих и их продуктами выявили способность к комплексообразованию таких полифункциональных белков, как RAD51 и p53 с продуктами онкогенов. И хотя это лишь начальные исследования, и пока остается неясным, какая биологическая функция зависит от описанных белковых взаимодействий, нельзя исключить, что белки Brca1, Brca2 и p53 являются составляющими репарационного ядерного комплекса, а описанные белковые взаимодействия связаны с регуляцией активности этого комплекса.
Обсуждая роль рекомбинации в стабильности клеточного генома, нельзя обойти вниманием и генетическое нарушение, приводящее к синдрому Блума ( BS ). Клинические проявления этого заболевания выражаются в нарушении роста больного, высокой чувствительности кожи к солнечным лучам и иммунодефиците [ Friedberg E.C., Walker G.C., ea., 1991 ]. Молекулярно-генетический анализ выявляет повышенную ломкость хромосом, высокую частоту сестринских хроматидных обменов, т.е. высокую мутабильность клеточного генома, предрасполагающую к канцерогенезу.
Исследования [ Ellis N.A., ea, 1995 ] позволили локализовать мутации, приводящие к развитию этого синдрома, в гене BLM , продукт которого оказался гомологом геликазы RecQ из E. сoli .
Синдром Вернера ( WS ), для которого также характерна высокая частота хромосомных перестроек и существует предрасположенность к развитию раковых заболеваний, оказался связан с нарушением геликазной активности другого гомолога геликазы RecQ - продукта гена WRN [ Gray M.D., ea, 1997 ]. Отсутствие активной геликазы предположительно дестабилизирует и другие ферменты репарационного или репликационного комплекса клетки [ Ellis N.A., ea, 1995 ].
Смотрите также:
