Повреждения ДНК под действием мутагенов приводят к ошибкам транскрипции

Под воздействием мутагенов в клетке происходят повреждения ДНК, которые приводят к возникновению мутаций (замен нуклеотидов) на новой цепи в процессе репликации. Ранее в экспериментах с 8-оксогуанином, О⁶-метилгуанином и урацилом было показано, что РНК-полимераза тоже ошибается при синтезе транскрипта с поврежденной ДНК-матрицы. Тогда возникло предположение, что любой мутаген может повысить уровень ошибок транскрипции. В новой работе исследователи из США проверили это предположение.

Чтобы с высокой точностью отследить ошибки в транскриптомах, авторы использовали метода Cirseq (circle-sequencing assay). Первый шаг метода — фрагментирование и циркуляризация РНК. Затем на кольцевых молекулах РНК с помощью обратной транскрипции синтезируется кДНК по принципу катящегося кольца. Полученная линейная кДНК состоит из нескольких копий, соответствующих исходной молекуле РНК. При этом мутации, возникшие при транскрипции, повторяются, что позволяет отличить их от ошибок, появившихся на других этапах. Анализ последовательности проводится с помощью глубокого секвенирования.

Ученые обрабатывали клетки дрожжей, нематод, дрозофил и мышей алкилирующими агентами N-метил-N'-нитро-N-нитрозогуанидином, этилметансульфонатом или N-этил-N-нитрозомочевиной, вызывающими различные повреждения ДНК. Они обнаружили в транскриптомах множество мутаций. Их число значительно превышало число мутаций в ДНК. При этом прямые мутации РНК составляли лишь малую часть всего мутационного пула — большинство мутаций РНК возникли в процессе транскрипции.

Интересно, что ошибки в транскриптах возникают независимо от стадии клеточного цикла, в отличие от мутаций ДНК, которые закрепляются при удвоении генома в процессе деления. Это значит, что в неделящихся клетках, таких как, например, нейроны, также можно предполагать возникновение множества мутаций в транскриптоме в ответ на действие мутагенов. Высокий уровень ошибок транскрипции под воздействием мутагенов увеличивает риск нарушения клеточного метаболизма, развития болезни Альцгеймера, рака и других заболеваний.