Дослідники з Кельнського університету виявили, що білковий комплекс перешкоджає відновленню геномних пошкоджень у клітинах людини, мишей і нематоди Caenorhabditis elegans. Крім того, вони вперше змогли успішно блокувати цей комплекс за допомогою фармацевтичного засобу.
«Коли ми пригнічуємо так званий комплекс DREAM у клітинах тіла, спрацьовують різні механізми відновлення, роблячи ці клітини надзвичайно стійкими до будь-яких пошкоджень ДНК», — сказав професор доктор Бйорн Шумахер, директор Інституту стабільності геному при старінні та Захворювання в Кластері передового досвіду дослідження старіння CECAD Кельнського університету.
ДНК, яка зберігає наші генетичні дані, потребує ретельного захисту. Однак він знаходиться під постійною загрозою через фактори навколишнього середовища або наш нормальний метаболізм. Тому відновлення ДНК є життєво важливим для підтримки стабільності нашого геному та забезпечення належного функціонування наших клітин.
«Наші висновки вперше дозволяють нам покращити відновлення ДНК у клітинах організму та визначити причини старіння та розвитку раку», — додав Шумахер. З усім тим, необхідні додаткові дослідження, поки ці результати не можна буде перекласти в нові методи лікування пацієнтів. Дослідження було опубліковано в Nature Structural & Molecular Biology.
Пошкодження ДНК призводить до старіння та хвороб
Наш генетичний матеріал передається з покоління в покоління. Ось чому він особливо добре захищений у наших статевих клітинах. Там працюють високоточні механізми відновлення ДНК, які гарантують, що нащадкам передаються лише дуже незначні зміни в генетичному матеріалі. Завдяки репарації ДНК наш людський геном передавався нам нашими предками протягом двохсот тисяч років. Він завжди гарантував збереження генетичної інформації. ДНК також постійно відновлюється в клітинах нашого тіла, але лише протягом життя людини.
Іноді діти народжуються з несправними системами відновлення ДНК, через що вони швидше старіють і вже в дитинстві розвивають типові вікові захворювання, такі як нейродеградація та артеріосклероз. У деяких випадках вони також мають надзвичайно підвищений ризик раку. Це все наслідки пошкодження ДНК, яке не відновлюється належним чином.
Комплекс DREAM заважає ремонту
Шумахер і його команда дослідили, чому клітини організму не мають тих самих механізмів відновлення, що й статеві клітини. В експериментах з нематодою C. elegans вони виявили, що білковий комплекс DREAM обмежує кількість механізмів відновлення ДНК у клітинах організму: комплекс приєднується до планів побудови ДНК, що містить інструкції для механізмів відновлення. Це перешкоджає їх виробленню у великих кількостях. Статеві клітини, однак, не мають комплексу DREAM. Отже, вони природним чином виробляють велику кількість механізмів відновлення ДНК.
Ссавці також мають DREAM-комплекс
У подальших експериментах з людськими клітинами в лабораторії (клітинна культура) вчені показали, що комплекс DREAM функціонує так само в клітинах людини. Вони також змогли перекрити комплекс DREAM за допомогою фармацевтичного засобу. «Ми були дуже раді побачити той самий ефект, що й у C. elegans. Людські клітини були набагато стійкішими до пошкодження ДНК після лікування», — сказав Артуро Буджарабал, постдоктор у команді Шумахера та провідний автор дослідження. Лікування інгібітором комплексу DREAM також продемонструвало дивовижні ефекти у мишей: ДНК у сітківці мишей можна було відновити, а функцію ока було збережено. Тест проводився на мишах, які, як і деякі пацієнти, передчасно старіють і демонструють типову дегенерацію сітківки ока.
Пошкодження ДНК в космосі
Пошкодження геному також відіграє важливу роль у пілотованих космічних польотах через надзвичайно високу радіацію в космосі. Більш тривале перебування в космосі без покращення відновлення ДНК важко уявити. Шумахер резюмує: «Терапія, спрямована на вдосконалення цього нещодавно відкритого головного регулятора відновлення ДНК, може знизити ризик раку, оскільки гени залишаються недоторканими». Крім того, ризик вікових захворювань буде знижений, оскільки клітини можуть виконувати свої функції лише з інтактним геномом.