10.3. Белки, комплементирующие чувствительность клеток грызунов к ионизирующей радиации
Как и в случае чувствительности к УФ-облучению, так и при изучении ответа клетки на γ-облучение, были получены многочисленные мутанты клеток грызунов, чувствительные к действию данного повреждающего агента. Белки человека, способные комплементировать эту чувствительность, получили название XRCC (X-ray sensitivity cross complementing). Впоследствие многие из них (как и белки NER – ERCC) изменили свое название в связи с подробным описанием молекулярного дефекта в этих клеточных линиях. Сводные данные об их названиях и функциях приведены в табл. 6.
В настоящее время функциональный анализ генов XRCC продолжает вносить свой вклад в понимание процессов репарации двунитевых разрывов ДНК у человека и механизмов генетической нестабильности, приводящей к раку. Новые данные позволяют ответить на давно существующие вопросы о том, как разрешаются промежуточные структуры при гомологической рекомбинации и как замедляется репликация ДНК при наличии повреждений, то есть как осуществляется чекпойнт S-фазы. Проверка функций XRCC генов в процессе негомологического воссоединения концов показала их парадоксальную роль в точности репарации и поддержании теломер. Так, XRCC-5-7 (теперь эти белки обычно называют Ku70, Ku80, DNA-PKcs) зависимое негомологическое воссоединение концов обычно происходит с высокой точностью, так как концы аккуратно выравниваются при отсутствии микрогомологии в последовательностях. В тоже время активность, связанная с негомологическим воссоединением концов вовлечена и в уменьшение и в опосредование слияния теломер. Таким образом нарушение негомолгического воссоединения концов может приводить к удлинению теломер, а нарушение гомологической рекомбинации к их укорочению.
Таблица 6. Гены XRCC.
Правильное функционирование XRCC генов, вовлеченных в оба процесса необходимо для генетической стабильности, но потеря этих путей приводит к разным последствиям, причем дополнительные дефекты гомологической рекомбинации более серьезны – они вызывают нарушение митоза и анеуплоидию. Это приводит к возникновению рака иили усилению опухолевой прогрессии, но с некоторыми различиями – при нарушениях негомологического воссоединения концов преимущественно возникают опухоли лимфоидной ткани, а при нарушениях в процессах гомологической рекомбинации – опухоли груди и яичников.
В организме человека существует множество процессов, в которых участвуют белки репарации двунитевызх разрывов. Приведем два примера:
11. V(d)j рекомбинация
V(D)J рекомбинация опосредуется специальным белковым комплексом, который называется V(D)J-рекомбиназой. В него входят ряд белков, одновременно вовлеченных в репарацию двунитевых разрывов ДНК и два специфических белка Rag1 и Rag2, которые вносят двунитевые разрывы в ДНК и остаются связанными с этими концами вплоть до их воссоединения, которое опосредуется как самими белками Rag, так и другими белками репарационного комплекса. В этом процессе теряется часть последовательностей, а несколько нуклеотидов, напротив, может быть случайно вставлено. Это приводит к тому, что обычно два из трех вновь образованных гена непродуктивны, но это вполне разумная плата за повышенную вариабельность. В-клетки, которые производят антитела прочно связавшиеся с антигеном способны в костном мозге пройти еще один раунд активации Rag-генов и V(D)J рекомбинации, что меняет рецептор на поверхности клетки и приводит к процессу, называемому «редактированием рецепторов».
В и Т лимфоциты распознают антигены благодаря специальной системе рецепторов (иммуноглобулины и рецепторы Т-клеток соответственно), которые имеют распознающие антиген районы, состоящие из variable (V), diversity (D) b joining (J) сегментов генов, образующихся в процессе V(D)J-рекомбинации. Собственно само объединение V,D,J сегментов требует участия белков Rag и факторов, участвующих негомологическом воссоединении концов (NHEJ): DNA-PK, XRCC4, ligIV, Artemis.