Исследование обнаруживает специфический механизм, который защищает клетки от естественных ошибок ДНК

        

Исследователи из Копенгагенского университета определили особый механизм, который защищает наши клетки от естественных ошибок ДНК – «врага внутри» – который может навсегда повредить наш генетический код и привести к таким заболеваниям, как рак. Это исследование было только что опубликовано в одном из самых влиятельных научных журналов, Nature Cell Biology .

Исследователи из Университета Копенгагена обнаружили механизм, который дает клеткам человека шанс прекратить накопление мутаций, которые реплицируются и делятся в организме. Открытие может оказаться очень полезным при разработке новых методов лечения заболеваний, вызванных изменениями в ДНК человека, таких как рак.

Чтобы ограничить вредные изменения в генетическом коде, которые могут привести к потенциальным заболеваниям, клетки нашего тела полагаются на естественный защитный механизм. Новое исследование показывает, как специализированные белки поглощают и защищают поврежденную ДНК и «сопровождают» ее до тех пор, пока повреждение не будет восстановлено. Исследователи обнаружили, что этот процесс основан на точном времени и тщательном контроле внутри клеток.

«Мы обнаружили специфический механизм в клетках человека, который задерживает распространение повреждения ДНК в последующих поколениях делящихся клеток. Это открытие помогает нам понять, как наши органы защищают себя от многих видов рака », – говорит профессор Иржи Лукас, руководитель группы по стабильности и динамике хромосом и исполнительный директор Центра исследований белка Novo Nordisk при Копенгагенском университете.

Защита от врага в пределах

Рак обычно развивается из клеток с поврежденной ДНК. Хорошо известно, что табачный дым или ультрафиолетовое излучение вызывают рак легких или кожи именно из-за их способности повреждать ДНК. Каким бы плохим это ни было, надежда на эти вызванные окружающей средой раки заключается в том, что мы знаем об их происхождении и, таким образом, можем значительно снизить риск, просто выбрасывая сигареты или защищая себя от чрезмерного воздействия солнечного света.

Что менее известно, так это то, что более проблемным источником повреждения ДНК являются нормальные клеточные процессы, такие как репликация ДНК. Этого нельзя избежать, потому что они неизбежно действуют каждый раз, когда клетки делятся. Масштаб этой проблемы лучше всего иллюстрируется пониманием того, что наши тела состоят из последовательных делений триллионов клеток, происходящих из одного оплодотворенного яйца. Каждый день четверть триллиона клеток в организме взрослого человека продолжает делиться, пополняя старые или поврежденные ткани. Среди множества повреждений ДНК, полученных в ходе каждого такого процесса клеточного деления, наиболее опасными являются те, которые могут передаваться от материнских клеток к новорожденным дочерним клеткам. Это унаследованное повреждение ДНК является истинным «врагом внутри», которого нельзя просто избежать, изменив образ жизни.

Наследственное повреждение ДНК как источник рака

Новое открытие является результатом многолетней работы и основано на открытии, сделанном восемь лет назад той же группой (также опубликованной в журнале Nature Cell Biology). В 2011 году группа Иржи Лукаса обнаружила, что унаследованное повреждение ДНК, вызванное проблемами во время репликации ДНК, защищено в специализированных органеллах (буквально «маленькие органы»; на практике субклеточные компартменты со специфической функцией), называемых «ядерными телами 53BP1».

В новом исследовании исследователи воспользовались своей способностью маркировать ядерные тела 53BP1 в живых клетках человека с помощью флуоресцентных красителей, а затем следили за ними под микроскопом в течение нескольких последующих поколений. Это позволило впервые наблюдать судьбу наследственных повреждений ДНК непосредственно со времени генерации в материнских клетках до их окончательной судьбы в дочерних клетках. Это была настоящая демонстрация силы, поскольку отслеживание живых клеток под микроскопом в течение многих часов, даже дней, является очень сложной задачей, которую могут выполнить лишь несколько лабораторий в мире.

Исследователи обнаружили, что дочерние клетки хорошо оснащены для решения жизненных проблем и мобилизуют ядерные тела 53BP1 для «сопровождения» наследственных повреждений ДНК на очень позднюю стадию их цикла деления, когда они становятся компетентными для одной последней попытки восстановить наследственные. Повреждения ДНК.

Исследователи также обнаружили, что ключевой молекулярной частью этого «набора инструментов для восстановления» является фермент под названием RAD52, который в результате этого исследования в настоящее время считается истинным членом семейства белков-супрессоров опухолей, защищающих нашу ДНК от рака. предрасполагающие мутации.

"Ядерные тела 53BP1 задерживают деление клеток в дочерних клетках, чтобы достичь единственного оставшегося времени в их жизненном цикле, когда они могут исправить повреждения ДНК, которые их мать вызвала, но не смогла исправить. Этот второй шанс жизненно важен, поскольку он также является последним 1. Мы предсказали, а затем экспериментально задокументировали, что неудача этого второго шанса преобразует изначально излечимое повреждение ДНК в то, которое больше не может быть исправлено. Накопление таких неудач может привести к болезни, включая рак », – говорит доцент Кай Джон Нилсен Центра исследований белка Novo Nordisk Foundation.

Эти знания могут оказаться жизненно важными для улучшения лечения рака. Поскольку многие лекарства от рака повреждают ДНК быстро делящихся раковых клеток, понимание сроков и механизмов восстановления ДНК имеет важное значение для разработки новых лекарств и минимизации побочных эффектов современных методов лечения.

«Наша работа раскрывает неожиданные способы, которыми клетки справляются с унаследованным повреждением ДНК. Благодаря идентификации ключевых белков, управляющих этим процессом, мы заложили основу для исследований потенциальных терапевтических применений», – говорит Постдок Джулиан Шпи из Novo Nordisk. Фонд Центр исследований белка в Университете Копенгагена.

Источник:

https://healthsciences.ku.dk/newsfaculty-news/2019/02/researchers-discover-cell-mechanism-that-delays-and-repairs -ДНК-повреждения, которые могут-свинец-к раке /

      

Source link