Статья ученых, сделавших это открытие, опубликована в журнале Nature. Коротко исследование описано в пресс-релизе Рокфеллеровского университета.

Сонная болезнь - это тяжелое заболевание, и в отсутствие лечения оно приводит к летальному исходу. Организм не может справиться с паразитом, так как он постоянно меняет свои поверхностные гликопротеины (молекулы, состоящие из белкового и углеводного участков). Именно эти белки узнаются иммунными клетками, которые затем атакуют паразита. После смены гликопротеинов им приходится повторять весь процесс заново.

Гены, кодирующие поверхностные гликопротеины, располагаются в нескольких участках ближе к концам хромосом T. brucei. Непосредственно концы хромосом ограничены теломерами - повторяющимися участками ДНК. Теломеры не кодируют белки и защищают важную генетическую информацию от повреждений при делении клеток. Сами они при этом укорачиваются. Авторы исследования предположили, что когда длина теломер достигает некоторого критического значения, в прилегающих к ним районах ДНК, несущих информацию о поверхностных гликопротеинах, учащаются перестройки.

Ученые также предположили, что перестройки происходят за счет двухцепочечных разрывов ДНК. Такие разрывы обычно являются крайне нежелательным событием в клетке, так как при их залечивании с высокой вероятностью теряется генетическая информация. Тем не менее, в некоторых важных процессах задействованы именно двухцепочные разрывы. Например, они происходят при формировании В-лимфоцитов у позвоночных.

Чтобы проверить, действительно ли при перестройках ДНК T. brucei происходят двухцепочечные разрывы, ученые разработали эксперимент с использованием дрожжевого фермента, который разрезает ДНК. Оказалось, что появление разрывов в регионе, расположенном выше генов, кодирующих поверхностные гликопротеины, увеличивает частоту их смены в 250 раз.

Открытие ученых может оказаться полезным для разработки лекарств против сонной болезни. Кроме того, эта работа показывает, что организмы, очень далеко отстоящие друг от друга в эволюционном отношении, используют сходные механизмы генетических перестроек.