Kompleks białek zapobiega naprawie uszkodzeń genomu w komórkach ludzkich, myszach i nicieniach Caenorhabditis elegansodkrył zespół naukowców z Uniwersytetu w Kolonii. Po raz pierwszy udało im się również skutecznie zahamować ten kompleks za pomocą środka farmaceutycznego.

Kiedy tłumimy tak zwany kompleks DREAM w komórkach ciała, uruchamiają się różne mechanizmy naprawcze, czyniąc te komórki niezwykle odpornymi na wszelkiego rodzaju uszkodzenia DNA”.

Profesor dr Björn Schumacher, dyrektor Instytutu Stabilności Genomu w Procesie Starzenia się i Chorób na Uniwersytecie w Kolonii Cluster of Excellence in Aging Research

Ponieważ zawiera całą naszą informację genetyczną, nasze DNA musi być dobrze chronione. Jednak stale jest narażona na uszkodzenia spowodowane wpływami środowiska – lub naszym normalnym metabolizmem. Dlatego naprawa DNA jest niezbędna dla stabilności naszego genomu i funkcjonowania naszych komórek.

„Nasze odkrycia po raz pierwszy pozwalają nam poprawić naprawę DNA w komórkach ciała i zająć się przyczynami starzenia i rozwoju raka” – dodał Schumacher. Jednak potrzebne są dalsze badania, zanim wyniki te zostaną przełożone na nowe terapie dla pacjentów. W czasopiśmie ukazało się badanie „Kompleks DREAM funkcjonuje jako konserwowany główny regulator zdolności naprawy somatycznego DNA”. Biologia strukturalna i molekularna przyrody.

Uszkodzenia DNA prowadzą do starzenia się i chorób

Nasz materiał genetyczny jest przekazywany z pokolenia na pokolenie. Dlatego jest szczególnie dobrze chroniony w naszych komórkach rozrodczych. Działają tam bardzo precyzyjne mechanizmy naprawy DNA, dzięki którym tylko nieliczne zmiany w materiale genetycznym są przekazywane potomstwu. Dzięki naprawie DNA nasz ludzki genom był przekazywany nam przez naszych przodków przez dwieście tysięcy lat. Zawsze zapewniał zachowanie informacji genetycznej. DNA jest również stale naprawiane w komórkach naszego ciała, ale tylko na czas życia jednostki.

Czasami dzieci rodzą się z wadliwymi systemami naprawy DNA, przez co szybciej się starzeją i już w dzieciństwie zapadają na typowe choroby związane z wiekiem, takie jak neurodegradacja i miażdżyca tętnic. W niektórych przypadkach mają również bardzo zwiększone ryzyko zachorowania na raka. To wszystko są konsekwencje niewłaściwej naprawy uszkodzeń DNA.

Kompleks DREAM zapobiega naprawom

Schumacher i jego zespół zbadali, dlaczego komórki ciała nie mają takich samych mechanizmów naprawczych jak komórki rozrodcze. W eksperymentach z nicieniami C. elegancjaodkryli, że kompleks białkowy DREAM ogranicza ilość mechanizmów naprawy DNA w komórkach ciała: kompleks dołącza się do planów budowy DNA zawierających instrukcje dotyczące mechanizmów naprawy. Uniemożliwia to ich produkcję w dużych ilościach. Komórki rozrodcze nie mają jednak kompleksu DREAM. W związku z tym w naturalny sposób wytwarzają duże ilości mechanizmów naprawy DNA.

Ssaki również mają kompleks SNU

W dalszych eksperymentach z komórkami ludzkimi w laboratorium (hodowla komórkowa) naukowcy wykazali, że kompleks DREAM działa w ten sam sposób w komórkach ludzkich. Byli również w stanie zastąpić kompleks DREAM środkiem farmaceutycznym. „Byliśmy bardzo zadowoleni, widząc taki sam efekt jak w przypadku C. elegancja. Ludzkie komórki były znacznie bardziej odporne na uszkodzenia DNA po leczeniu” – powiedział Arturo Bujarrabal, postdoc w zespole Schumachera i główny autor badania. Leczenie inhibitorem kompleksu DREAM wykazało również niesamowite efekty u myszy: DNA w siatkówce myszy można naprawić i zachować funkcję oka.Test przeprowadzono na myszach, które podobnie jak niektórzy pacjenci starzeją się przedwcześnie i wykazują typowe zwyrodnienie siatkówki oka.

Uszkodzenia DNA w kosmosie

Uszkodzenia genomu odgrywają również ważną rolę w załogowych lotach kosmicznych ze względu na niezwykle wysokie promieniowanie w kosmosie. Trudno sobie wyobrazić dłuższy pobyt w kosmosie bez ulepszonej naprawy DNA. Schumacher podsumowuje: „Terapie ukierunkowane i ulepszające ten nowo odkryty główny regulator naprawy DNA mogą zmniejszyć ryzyko raka, ponieważ geny pozostają nienaruszone”. Ponadto ryzyko chorób związanych z wiekiem zostałoby zmniejszone, ponieważ komórki mogą pełnić swoją funkcję tylko z nienaruszonym genomem.

Badanie zostało przeprowadzone w Instytucie Stabilności Genomu w Starzeniu się i Chorobach CECAD Cluster of Excellence in Aging Research Uniwersytetu w Kolonii.