O nouă descoperire arată că celulele umane pot scrie secvențe de ARN în ADN

Celulele conțin mașini care reproduc ADN-ul într-un nou ansamblu care intră într-o celulă nou formată. Aceeași clasă de mașini, numite polimeraze, construiește, de asemenea, mesaje ARN, care sunt similare cu notele copiate dintr-un depozit central de rețete ADN, astfel încât acestea să poată fi citite mai eficient în proteine. Dar se crede că polimerazele funcționează doar într-o singură direcție, de la ADN la ADN sau ARN. Acest lucru împiedică rescrierea mesajelor ARN în cartea de rețete master a ADN-ului genomic. Acum, cercetătorii Universității Thomas Jefferson furnizează primele dovezi că segmentele de ARN pot fi rescrise în ADN, ceea ce ar putea provoca dogma centrală în biologie și ar putea avea implicații largi care afectează multe domenii ale biologiei.

„Această lucrare deschide ușa multor alte studii care ne vor ajuta să înțelegem importanța unui mecanism de conversie a mesajelor ARN în ADN în celulele noastre”, spune Richard Pomerantz, dr., Profesor asociat de biochimie și biologie moleculară la Universitatea Thomas Jefferson. „Faptul că omul polimeraza Poate face acest lucru foarte eficient și acest lucru ridică multe întrebări. De exemplu, această constatare sugerează că mesajele ARN pot fi utilizate ca șabloane pentru a repara sau rescrie ADN genomic.

Lucrarea a fost publicată pe 11 iunie în revistă știința avansează.

Împreună cu primul autor Gurushankar Chandramouly și alți colaboratori, echipa Dr. Pomerantz a început screeningul pentru o polimerază foarte neobișnuită, numită teta polimerază. Dintre cele 14 ADN polimeraze din celule de mamifereDoar trei dintre ei fac cea mai mare parte a muncii de reproducere a întregului genom pentru a se pregăti pentru diviziunea celulară. Celelalte 11 grupuri sunt implicate în cea mai mare parte în descoperirea și efectuarea reparațiilor atunci când firele de ADN se sparg sau greșesc. Teta polimeraza repară ADN-ul, dar este predispus la erori și provoacă multe erori sau mutații. Așadar, cercetătorii au observat că unele dintre trăsăturile „rele” ale teta polimerazei erau acelea pe care le-a împărtășit cu o altă mașinărie celulară, deși mai frecvente în virusuri – transcrierea inversă. La fel ca Pol theta, transcriptaza inversă HIV acționează ca o ADN polimerază, dar poate, de asemenea, să lege ARN și să citească ARN înapoi în catena ADN.

Într-o serie de experimente elegante, cercetătorii au testat teta polimeraza împotriva enzimei HIV transcriptază inversă, care este unul dintre cele mai bune studii de acest gen. Au arătat că teta polimeraza a fost capabilă să convertească mesajele ARN în ADN, ceea ce a făcut în plus față de transcriptaza inversă a HIV și că a făcut de fapt o treabă mai bună de a transcrie ADN în ADN. Polimeraza theta a fost mai eficientă și a introdus mai puține erori atunci când a folosit un șablon de ARN pentru a scrie noi mesaje ADN, comparativ cu replicarea ADN în ADN, sugerând că această funcție ar putea fi ținta sa principală în celulă.

Grupul a făcut echipă cu laboratorul Dr. Xiaojiang S. Chen de la Universitatea din California de Sud și a folosit cristalografia cu raze X pentru a determina structura și a constatat că această moleculă a fost capabilă să-și schimbe forma pentru a găzdui molecula de ARN mai mare – o feat unic între polimeraze.

„Cercetările noastre indică faptul că funcția principală a teta polimerazei este de a acționa ca o transcriptază inversă”, spune dr. Pomerantz. „În celulele sănătoase, scopul acestei molecule poate fi repararea ADN mediată de ARN. În celulele nesănătoase, precum cancerul celule, teta polimeraza este foarte exprimată și promovează creșterea celulelor tumorale și rezistența la medicamente. Va fi incitant sa intelegem in continuare modul in care activitatea teta polimerazei pe ARN contribuie la repararea ADN-ului si proliferarea celulelor canceroase.