Mokslininkai atrado, kaip ląstelės „masažuoja“ branduolį, kad atkurtų pažeistą DNR

Sekite TechNaujienos Google

Mokslininkai atrado netikėtą ląstelių būdą padėti atkurti pažeistą DNR: jos trumpam suminkština branduolį, o vidinės struktūros pradeda jį judinti ir deformuoti. Tokį mechaninį procesą tyrėjai palygino su švelniu masažu. Spalio 28 dieną paskelbti rezultatai atskleidžia papildomą genetinės informacijos taisymo mechanizmą, kuris ateityje gali padėti ieškoti naujų būdų padidinti kai kurių vėžio gydymo priemonių veiksmingumą.

Kaip pranešė Londono Karalienės Marijos universitetas, tyrimui vadovavo Barts vėžio instituto mokslininkai. Eksperimentai atlikti su laboratorijoje augintomis ląstelėmis, o išvados paskelbtos žurnale „Nature Cell Biology“. Tai svarbus ribojimas: mechanizmas tiesiogiai stebėtas ląstelių modeliuose, o ne pacientams skirtame klinikiniame tyrime.

DNR molekulė kasdien patiria pažeidimų dėl ultravioletinių spindulių, medžiagų apykaitos ir kitų veiksnių. Ypač sudėtingi yra dvigubos grandinės lūžiai, kai vienu metu pažeidžiamos abi DNR gijos. Vienas tiksliausių taisymo būdų yra homologinė rekombinacija – ląstelė ieško sveikos tos pačios genetinės sekos kopijos ir naudoja ją kaip šabloną pažeistai vietai atkurti.

Paieška ląstelės branduolyje yra sudėtinga, nes ten sutalpinta milžiniška genetinės informacijos apimtis. Naujas tyrimas rodo, kad ląstelės ne tik naudoja cheminius signalus, bet ir fiziškai keičia branduolio mechanines savybes. Po DNR pažeidimo pradeda keistis mikrovamzdelių struktūra, o baltymo vimentino tinklas, paprastai palaikantis branduolio standumą, laikinai pasislenka.

Naujausi straipsniai

4 min. skaitymo • prieš 19 minučių

UCLA pradeda eksperimentą: universiteto atliekos gali virsti vandenilio kuru ir mažinti CO₂ emisijas

4 min. skaitymo • prieš 34 minutės

DI atrado naują medžiagą saulės elementams: laboratorijoje pasiektas 27,2 proc. efektyvumas

4 min. skaitymo • prieš 1 val

Mokslininkai patvirtino trečiosios magnetizmo formos požymius: technologijoms atsiveria naujos galimybės

Visi naujausi straipsniai →

Genetinės informacijos taisymas yra nuolatinė kiekvienos gyvos ląstelės užduotis. Net mažas ląstelės vidinių procesų sutrikimas gali padidinti klaidų kaupimosi riziką, todėl organizmas turi kelis skirtingus taisymo mechanizmus. Naujoji studija išskiria vieną iš jų – pažeistos DNR vietų judėjimo palengvinimą. Mokslininkai neįrodė, kad visos ląstelės visomis sąlygomis naudoja visiškai tokį patį procesą.

Norėdami patikrinti atradimą, tyrėjai manipuliavo konkrečiu fermentu ir stebėjo, kaip keičiasi branduolio mechanika bei DNR atkūrimo efektyvumas. Tai padėjo atskirti paprastą stebimą sąsają nuo galimo priežastinio mechanizmo. Vis dėlto rezultatai gauti kontroliuojamuose eksperimentuose, todėl svarbu juos pakartoti kituose biologiniuose modeliuose. Tik tuomet paaiškės, kiek plačiai šis reiškinys veikia audiniuose.

Ląstelių „masažas“ yra vaizdingas mokslininkų palyginimas, o ne tiesioginis žmogaus masažui panašus procesas. Kalbama apie labai mažus branduolio formos pokyčius, kurių plika akimi nematyti. Šis paaiškinimas naudingas norint suprasti, kad ląstelė nėra sustingusi cheminė sistema. Joje mechaninės jėgos, baltymai ir genetiniai procesai nuolat sąveikauja, o būtent šis judėjimas gali padėti taisyti pažeidimus.

Kaip vyksta branduolio „masažas“?

Branduoliui tapus minkštesniam, vidinės ląstelės atraminės struktūros sukelia nežymius jo formos svyravimus. Tokie judesiai padidina pažeistų DNR vietų judrumą ir sudaro didesnę tikimybę rasti tinkamą taisymo šabloną. Tyrėjai nustatė, kad svarbų vaidmenį šiame procese atlieka fermentas αTAT1. Sutrikdžius jo veikimą laboratorinėse ląstelėse, homologinės rekombinacijos efektyvumas sumažėjo.

Eksperimentai parodė ir potencialiai svarbų medicininį aspektą. Ląstelės, kuriose sutrikdytas šis mechanizmas, buvo jautresnės cisplatinai ir tam tikriems PARP inhibitoriams – vaistams, naudojamiems įvairių vėžio formų gydyme. Tačiau mokslininkai pabrėžia, kad šiuo metu nėra tinkamo αTAT1 slopinančio vaisto šiai strategijai taikyti, todėl klinikinis poveikis dar neįrodytas.

Ką tai reiškia gydymo tyrimams?

Vėžio ląstelės dažnai patiria didesnį genetinį nestabilumą, todėl jų išlikimas gali labiau priklausyti nuo veikiančių DNR taisymo kelių. Jei ateityje pavyktų saugiai ir selektyviai blokuoti konkretų taisymo mechanizmą naviko ląstelėse, kai kurie vaistai galėtų veikti efektyviau. Tačiau reikės nustatyti, kurios vėžio rūšys būtų jautriausios ir kaip apsaugoti sveikus audinius.

Šiandien tyrimo reikšmė pirmiausia fundamentali: jis parodo, kad DNR atkūrimas susijęs ne vien su molekuline chemija, bet ir su ląstelės judesiais. Anksčiau rašėme apie kitas genų tyrimų technologijas, tačiau naujoji išvada aprašo kitą procesą – pačių ląstelių natūralų gebėjimą saugoti savo genomą.