Naukowcy z MIT rozwiązali zagadkę, dlaczego wymuszone włączenie genów odpowiedzialnych za naprawę DNA nie odmładza siatkówki myszy, ale raczej zabija jej komórki. Ich odkrycia zostały przedstawione w czasopiśmie Science Signaling.
Każdego dnia w każdej komórce naszego ciała dochodzi do 10-20 tysięcy drobnych rozpadów w DNA, które prowadzą do zerwania spirali. Na te awarie reaguje cały kompleks białek i cząsteczek sygnałowych, które je rozpoznają, oceniają możliwość naprawy, łączą zerwane nici lub sygnalizują komórce samozniszczenie.
Rosyjscy i zagraniczni naukowcy od dawna badają te systemy, próbując zrozumieć, jakie rodzaje uszkodzeń DNA naprawiają, co wpływa na ich aktywność i czy można ją zwiększyć, czyniąc komórki odpornymi na promieniowanie i chroniąc ich właściciela przed rakiem.
Samson powiedziała, że dziesięć lat temu jej zespół przeprowadził jedno z pierwszych takich badań. Monitorowali, jak zwiększona aktywność genu AAG, odpowiedzialnego za eliminację niewielkich pojedynczych zmian w jednym z nici DNA, wpływa na funkcjonowanie oczu myszy, które otrzymały „końską” dawkę chemioterapii.
Naukowcy mieli nadzieję, że wzmocniona praca „genu nieśmiertelności” ochroni siatkówkę gryzoni przed degeneracją, ale w rzeczywistości stało się dokładnie odwrotnie - wrażliwe na światło komórki zaczęły umierać jeszcze szybciej, a myszy bardzo szybko oślepiały.
Następne dziesięć lat spędzili na rozwiązywaniu tej zagadki. Odpowiedź okazała się bardzo prosta. Okazało się, że cząsteczki enzymu AAG wycięły tak wiele uszkodzonych segmentów DNA, że doprowadziło to do włączenia specjalnego „białka śmierci”, cząsteczki PARP, która inicjuje martwicę, jeden z wariantów samobójstwa komórkowego.
Podczas normalnych systemów naprawy DNA enzym ten rozpoznaje przerwy w pojedynczych niciach DNA, przyłącza się do nich i generuje sygnały, które powodują, że inne białka naprawiają te uszkodzenia. W przypadku zbyt dużej liczby takich przerw nadmierna aktywność PARP pozbawia komórkę rezerw „waluty energetycznej”, cząsteczek ATP, co prowadzi do jej rozpadu i śmierci.
Zawartość dawnej komórki, jak odkryli Samson i jej koledzy, przedostaje się do przestrzeni międzykomórkowej i powoduje stan zapalny, przyciągając uwagę makrofagów, specjalnych ciał odpornościowych, które „trawią” pozostałości martwych komórek.
Film promocyjny:
One z kolei wytwarzają serię agresywnych cząsteczek, które penetrują wciąż żyjące receptory siatkówki i dalej uszkadzają DNA. Prowadzi to do nowego wybuchu aktywności AAG, aktywacji PARP, śmierci nowej części komórek i zwiększonego stanu zapalnego. W rezultacie cała tkanka szybko ulega samozniszczeniu.
Podobne procesy, jak wykazały późniejsze eksperymenty na myszach, zachodzą, choć w mniej dramatycznej formie, w innych tkankach i narządach myszy, w tym w móżdżku, szpiku kostnym i trzustce. Według Samson, w niedalekiej przyszłości jej zespół zbada charakterystykę tych problemów dla ludzkich tkanek i poszczególnych komórek.