Táplálék a DNS-sejtek táplálékhiányos állapotban tartása érdekében - Innovációs jelentés
A sejtek alapvetően képesek helyrehozni a genetikai információk spontán előforduló hibáit. Ez a javítási folyamat azonban nem mindig működik megfelelően, így egyes esetekben a károsodott DNS továbbjut a sejtosztódás során.
A Heidelbergi Egyetem Molekuláris Biológiai Központjának (ZMBH) tudósai az élesztősejtekben most bebizonyították, hogy a javítások monitorozásának mechanizmusát és így a DNS minőségét a sejt tápanyagellátása befolyásolja.
Ez új megközelítéseket eredményezhet például a rákterápiák javításában - mondta a kutatócsoport vezetője, Dr. Brian Luke. A munka eredményeit a „Cell Reports” folyóiratban tették közzé.
Minden sejt tartalmaz genetikai anyagot DNS formájában, amelyben minden információ tárolódik a sejt működéséhez. A megfelelően működő leánysejt megszerzéséhez a DNS-t pontosan le kell másolni az egyes sejtosztódásokkal. A sérült genetikai információk továbbadását azonban meg kell akadályozni. A sérült vagy hibás DNS felismerése és a leánysejtek öröklésének elkerülése érdekében a sejtek monitorozási mechanizmusokat fejlesztettek ki.
Ezek az úgynevezett ellenőrző pontok megakadályozzák a sejtosztódást, és több időt adnak a sejtnek a sérült genetikai anyag helyrehozására. Bizonyos esetekben a hatékony javítás még aktivált ellenőrzőpontok mellett sem lehetséges. Ha a DNS károsodása nagyon sokáig fennáll, a sejt kikapcsolja az ellenőrzési pontokat, anélkül, hogy megvárná a DNS helyreállítását.
Ez az adaptációnak nevezett folyamat kezdetben előnyösnek tűnik az egyes sejtek számára, mivel végül további növekedést tesz lehetővé. "Az adaptáció azonban gyakran veszélyes az egész szervezetre, mivel a meg nem javított DNS olyan betegségekhez vezethet, mint a rák" - hangsúlyozza dr. nyílás.
Julia Klermund és Katharina Bender molekuláris biológusok Brian Luke kutatócsoportjában megtalálták a módját annak megakadályozására, hogy a sejtek kikapcsolják ellenőrző pontjaikat. Ez több időt biztosít számukra a javításra, és ezzel egyidejűleg megakadályozzák a hibás DNS átadását a leánysejtekhez.
A kutatók képesek voltak kimutatni, hogy a sejtek tápanyagellátása fontos tényező, amely befolyásolja ezt a folyamatot: A sérült sejtek, amelyeknek csak kevés tápanyag áll rendelkezésre, nem alkalmazkodnak, hanem tartósan aktív ellenőrző ponttal megállítják növekedésüket. Ugyanez a hatás volt tapasztalható, amikor a sérült DNS-t rapamicinnel kezelték. Ez egy olyan gyógyszer, amely gátolja az anyagcsere jelátviteli útjait, és így utánozza a táplálkozási hiányosságokat.
"A tápanyagban szegény sejtek hosszú távon lényegesen életképesebbek voltak, valószínűleg azért, mert a sejtosztódás előtt várták a genetikai információk helyreállítását" - magyarázza Julia Klermund. „Úgy gondoljuk, hogy egy tápanyagban gazdag környezet a sejtek növekedését és osztódását okozza akkor is, ha nem kellene, mert például a DNS-e károsodik. Másrészt a táplálékhiány nyilvánvalóan biztosítja, hogy a sejtek ne kockáztassák meg az osztódást, amíg minden károsodást meg nem javítottak ”- teszi hozzá dr. nyílás.
A Heidelberg-tudós szerint az Egyesült Államok kutatásai nemrégiben kimutatták, hogy a táplálkozási hiányosságok vagy a rapamicinnel történő kezelés meghosszabbíthatja a sejtek életét, sőt egyes kemoterápiás kezelések hatékonyságát is javíthatja. Brian Luke szerint a ZMBH-nál végzett munka fontos részletekkel járulhat hozzá ezeknek a hatásmechanizmusoknak a tisztázásához, és megmutathatja a további fejlesztések elérhetőségét.
Dr. Luke a DKFZ-ZMBH szövetség, a Német Rákkutató Központ (DKFZ) és a Heidelbergi Egyetem Molekuláris Biológiai Központja közötti stratégiai együttműködés keretében kutat. Kutatócsoportja a Network Aging Research (NAR) tagja. A jelenlegi munkát kezdetben a Ruperto Carola FRONTIER programja finanszírozta, majd a „Cellular Quality Control and Damage Limitation” (SFB 1036) együttműködési kutatóközpont részeként hajtották végre. Julia Klermund és Katharina Bender doktoranduszok Brian Luke csapatában.