Каждая живая клетка расшифровывает свой генетический код — последовательность химических «букв», которая управляет бесчисленными процессами внутри нее.

Ученые из Центра теоретической биологической физики Университета Райса выяснили, почему ошибки при копировании ДНК в РНК зависят не только от текущего нуклеотида, но и от двух следующих за ним.

Это открытие меняет представление о точности транскрипции и может объяснить, почему некоторые участки генома «ломаются» чаще других.

Транскрипция — процесс копирования участка ДНК в РНК, который потом используется для сборки белков. Если в РНК вкралась ошибка, белок может получиться дефектным.

Исследование, опубликованное в издании PNAS, показало: скорость, с которой фермент РНК-полимераза добавляет новые нуклеотиды, влияет на вероятность ошибки.

Если процесс идет быстро (как с аденином (А) и гуанином (G)), у системы меньше времени на проверку, и риск «опечатки» растет.

Медленные нуклеотиды (цитозин (С) и урацил (U)) дают больше шансов исправить сбой.

Важны не только сами буквы кода, но и их соседи, — объясняет Олег Игошин, профессор биоинженерии и химии.

Модель ученых предсказывает, где ошибки будут возникать чаще.

Например, в гене BRCA1, который защищает от рака груди и яичников, определенные комбинации нуклеотидов повышают риск появления преждевременного стоп-кодона — «поломки», приводящей к укороченному и неработающему белку.

Теперь мы можем точнее находить опасные участки ДНК, — говорит химик Анатолий Коломейский.

Практическое применение:

• Медицина — прогнозирование мутаций в критических генах.
• Биотехнологии — создание более стабильных синтетических РНК.

Исследование полезно для:

• Генетической диагностики — выявление «слабых» мест в генах, связанных с болезнями.
• Генной терапии — редактирование последовательностей для снижения ошибок.
• Синтетической биологии — конструирование РНК-вакцин с повышенной точностью.

Модель не учитывает влияние эпигенетических меток (например, метилирования ДНК), которые тоже могут влиять на точность транскрипции. Эксперименты проводились in vitro — нужна проверка в живых клетках.

Ранее ученые разработали алгоритм для поиска повторов в ДНК.