Дієта для клітини ДНК підтримує фізичну форму через брак поживних речовин
Молекулярні біологи з Гейдельберга показують, як поживна речовина клітин може впливати на обробку пошкодженої ДНК. Клітини в основному здатні виправити спонтанно виникаючі помилки в генетичній інформації. Однак цей процес відновлення не завжди працює належним чином, тому в деяких випадках пошкоджена ДНК передається під час поділу клітини.
Зараз вчені Центру молекулярної біології Гейдельберзького університету (ZMBH) продемонстрували в дріжджових клітинах, що на механізм моніторингу відновлення і, отже, на якість ДНК впливає живлення клітини. Це може призвести до нових підходів до вдосконалення терапії раку, наприклад, за словами керівника дослідницької групи д-ра. Брайан Люк. Результати роботи були опубліковані в журналі “Cell Reports”.
Кожна клітина містить генетичний матеріал у вигляді ДНК, в якому зберігається вся інформація про функції клітини. Для того, щоб отримати коректно функціонуючу дочірню клітину, ДНК слід скопіювати точно з кожним поділом клітини. Однак передачу пошкодженої генетичної інформації потрібно запобігати. Для того, щоб розпізнати пошкоджену або дефектну ДНК та уникнути успадкування її дочірніми клітинами, клітини розробили механізми моніторингу. Ці так звані контрольно-пропускні пункти перешкоджають поділу клітин і дають клітині більше часу на відновлення пошкодженого генетичного матеріалу. Однак у деяких випадках ефективний ремонт неможливий навіть за умови активації пунктів пропуску. Якщо пошкодження ДНК зберігаються дуже довго, клітина вимикає блокпости, не чекаючи відновлення ДНК.
Цей процес, відомий як адаптація, спочатку виявляється корисним для окремо взятої клітини, оскільки в кінцевому рахунку дозволяє подальший ріст. "Однак адаптація часто небезпечна для всього організму, оскільки невідремонтована ДНК може призвести до таких захворювань, як рак", - наголошує д-р. люк.
Молекулярні біологи Джулія Клермунд та Катаріна Бендер з дослідницької групи Брайана Луки знайшли спосіб запобігти клітинам вимикати свої контрольно-пропускні пункти. Це дає їм більше часу на відновлення, і в той же час запобігається передача дефектної ДНК дочірнім клітинам. Дослідникам вдалося показати, що надходження поживних речовин у клітинне середовище є важливим фактором, що впливає на цей процес: пошкоджені клітини, у яких є лише кілька поживних речовин, не пристосовуються, а зупиняють свій ріст за допомогою постійно активної контрольної точки. Той самий ефект спостерігався при обробці пошкодженої ДНК рапаміцином.
Це препарат, який пригнічує метаболічні сигнальні шляхи і таким чином імітує дефіцит поживних речовин. “Клітини, які не мають поживних речовин, виявилися в довгостроковій перспективі
більш життєздатними, напевно тому, що вони чекали на відновлення генетичної інформації перед поділом клітини », - пояснює Джулія Клермунд. «Ми вважаємо, що багате поживними речовинами середовище змушує клітини рости і ділитися, навіть якщо цього не відбувається, оскільки, наприклад, їх ДНК пошкоджена. Навпаки, дефіцит поживних речовин, очевидно, гарантує, що клітини ризикують ділитися лише тоді, коли всі пошкодження будуть відновлені », - додає доктор. люк.
На думку вченого з Гейдельберга, нещодавно дослідження США показали, що харчові дефіцити або лікування рапаміцином можуть продовжити життя клітин і навіть поліпшити ефективність деяких хіміотерапевтичних процедур. За словами Брайана Луки, робота в ZMBH може внести важливі деталі у з'ясування цих механізмів дії та показати підходи до подальших удосконалень. Лікар. Люк досліджує в рамках альянсу DKFZ-ZMBH, стратегічної співпраці між Німецьким центром дослідження раку (DKFZ) та Центром молекулярної біології при Гейдельберзькому університеті. Його дослідницька група є членом Network Aging Research (NAR). Поточна робота спочатку фінансувалася програмою FRONTIER Руперто Кароли, а потім проводилась у рамках спільного дослідницького центру «Клітинний контроль якості та обмеження шкоди» (SFB 1036). Джулія Клермунд та Катаріна Бендер - докторанти команди Брайана Луки.