Jak komórki chronią swoje chromosomy. Najnowsze odkrycia naukowców
Badania zespołu naukowców z Uniwersytetu Wrocławskiego pod kierunkiem dr hab. Karola Kramarza dostarczają nowych, ważnych informacji o tym, jak komórki chronią swój materiał genetyczny przed groźnymi błędami.
Wyniki tych prac pomagają lepiej zrozumieć mechanizmy, których zaburzenia mogą prowadzić do transformacji nowotworowej, a w dłuższej perspektywie mogą znaleźć zastosowanie w badaniach nad diagnostyką i terapiami chorób nowotworowych.
Każda komórka musi niezwykle precyzyjnie kopiować i naprawiać DNA. Szczególnie wrażliwymi fragmentami chromosomów są centromery, obszary odpowiedzialne za prawidłowy podział materiału genetycznego pomiędzy komórki potomne. Nawet drobne błędy w ich strukturze mogą prowadzić do niestabilności genomu, która jest jedną z cech charakterystycznych komórek nowotworowych.
Wrocławscy badacze wykazali, że kluczową rolę w ochronie centromerów odgrywa specyficzna modyfikacja białek naprawczych, zwana poli-SUMOilacją. Działa ona jak molekularny „bezpiecznik”, który ogranicza niekontrolowane przetasowania DNA w tych newralgicznych miejscach. Dzięki temu komórka zachowuje stabilność genomu nawet w warunkach codziennego, niewielkiego stresu, na jaki narażone są wszystkie żywe organizmy. Szczególną uwagę poświęcono białku SUMO, niewielkiej cząsteczce regulującej działanie wielu innych białek w komórce.
Choć wcześniej łączono ją głównie z kierowaniem białek do degradacji, badania zespołu pokazały, że łańcuchy SUMO pełnią także istotną funkcję organizującą strukturę centromerów. Dzięki zastosowaniu nowoczesnych technik sekwencjonowania DNA, analiz bioinformatycznych oraz zaawansowanych metod proteomicznych naukowcy mogli bezpośrednio wykazać, że brak tej modyfikacji prowadzi do zaburzeń w budowie centromerów.
Jednym z kluczowych odkryć było wskazanie roli poli-SUMOilacji białka PCNA, które bierze udział w replikacji DNA. Okazało się, że modyfikacja ta decyduje o tym, jakie mechanizmy naprawy DNA zostaną uruchomione, gdy proces kopiowania materiału genetycznego zostanie zakłócony. Gdy „bezpiecznik” w postaci łańcuchów SUMO nie działa, dochodzi do nadmiernej rekombinacji w centromerach, co może prowadzić do trwałych zmian w strukturze chromosomów.
Znaczenie tych badań wykracza poza biologię drożdży, na których prowadzono eksperymenty. Podobne mechanizmy funkcjonują także w komórkach ludzkich, a centromery są u człowieka jednymi z najbardziej podatnych na niebezpieczne rearanżacje fragmentów genomu. Zrozumienie, w jaki sposób komórki kontrolują naprawę DNA w tych miejscach, przybliża naukowców do wyjaśnienia, dlaczego zaburzenia tych procesów sprzyjają rozwojowi nowotworów.
W praktyce wyniki badań mogą stać się podstawą do poszukiwania nowych markerów niestabilności genomu oraz potencjalnych celów terapeutycznych. Pokazują one, jak istotne są precyzyjne mechanizmy regulacyjne w utrzymaniu zdrowia komórek i jak ich zakłócenie może prowadzić do chorób nowotworowych.
Źródło: Uniwersytet Wrocławski
Czytaj też: Topnienie antarktycznych lodów spowalniało globalną cyrkulację oceaniczną
Grafika tytułowa: Indra Projects / Unsplash
