Учёные открыли первый фермент, разрезающий ДНК под действием механического напряжения

Международная группа исследователей обнаружила, что человеческий белок ANKLE1 является первым ДНК-разрезающим ферментом (нуклеазой) у млекопитающих, способным обнаруживать и реагировать на физическое напряжение в ДНК. Этот механизм «чувствительности к натяжению» играет ключевую роль в поддержании целостности генома во время деления клетки — процесса, сбои в котором могут привести к раку и другим серьёзным заболеваниям.

ANKLE1 (зелёный) локализуется в средней части тела клетки (красный) во время деления. Использование магнитных щипцов показало, что приложение натяжения к ДНК индуцирует её разрезание ферментом ANKLE1. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65905-7

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, было проведено в сотрудничестве лаборатории профессора Гари Ин Вая Чана из Гонконгского университета и команды биофизика Артёма Ефремова из Шэньчжэньской лаборатории залива.

Во время деления клетки ДНК иногда остаётся перепутанной, образуя так называемые хроматиновые мосты — нити генетического материала, которые растягиваются между двумя новыми клетками. Эти мосты находятся под механическим напряжением и, если они порвутся неправильно, могут вызвать серьёзные генетические ошибки.

«Представьте эти хроматиновые мосты как туго натянутые канаты во время деления клетки, — объясняет профессор Чан. — Если они внезапно порвутся, это может нанести ущерб геному, вызывая мутации».

Учёные выяснили, что ANKLE1 функционирует как специализированный «датчик натяжения». С помощью экспериментов на одиночных молекулах ДНК, которые растягивали магнитными щипцами, команда обнаружила, что ANKLE1 разрезает ДНК только тогда, когда она находится под напряжением или сверхскручена, как это происходит в перетянутых хроматиновых мостах.

«ANKLE1 действует как умные ножницы, — говорит доктор Ефремов. — Он режет ДНК только тогда, когда это действительно необходимо — когда ДНК растянута и рискует порваться опасным образом».

Открытие имеет важное значение для понимания стабильности генома и разработки терапии рака. Исследование предполагает, что подавление активности ANKLE1 может сделать раковые клетки, уже склонные к нестабильности генома, более уязвимыми для существующих методов лечения, что открывает новые терапевтические стратегии.

ИИ: Это фундаментальное открытие в области молекулярной биологии и биофизики, которое раскрывает совершенно новый механизм защиты генома. Возможность таргетировать ANKLE1 для усиления уязвимости раковых клеток выглядит многообещающим направлением для будущих исследований в онкологии.