Η μελέτη προσφέρει την πρώτη εξήγηση του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα επισκευάζουν και διατηρούν τη δομή
Χρησιμοποιώντας τεχνικές απεικόνισης υπερ-ανάλυσης, οι ερευνητές παρατήρησαν πώς τα πληρώματα μοριακής επισκευής των κυττάρων-γνωστά ως σύμπλοκα πυρηνικών πόρων-αναδιοργανώνονται γρήγορα όταν μέρος των ρήξεων κυτταρικής μεμβράνης. Τα συμπλέγματα πυρηνικών πόρων ελέγχουν αυτό που εισέρχεται και εξέρχεται από τον πυρήνα ενός κυττάρου, το κέντρο ελέγχου του κυττάρου.
"Οι επιστήμονες έχουν γνωρίσει από καιρό ότι τα κύτταρα έχουν έναν τρόπο να αποκαταστήσουν πολύ γρήγορα τις ζημιές, αλλά κανείς δεν ήξερε πώς", δήλωσε ο ανώτερος συγγραφέας Erin Trantham-Davidson, PhD, Επίκουρος Καθηγητής Μοριακών Βιοεπιστημών στο Κολλέγιο Τεχνών και Επιστημών Weinberg. "Αποδεικνύεται ότι τα κύτταρα έχουν έναν αξιοσημείωτο και απροσδόκητο τρόπο για να επιδιορθώσουν και να διατηρήσουν τη βασική τους δομή".
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Current Biology.
Σε πειράματα που χρησιμοποιούν ανθρώπινα κύτταρα στο εργαστήριο, οι ερευνητές έκαναν στοχευμένα δάκρυα στην πυρηνική μεμβράνη και στη συνέχεια παρατήρησαν πώς ανταποκρίθηκαν τα κύτταρα. Κανονικά, το εσωτερικό ενός κυττάρου γεμίζει με μόρια που επιπλέουν γύρω, αλλά μετά από ένα δάκρυ στη μεμβράνη του κυττάρου, τα συμπλέγματα πυρηνικών πόρων σχηματίζουν μια σφιχτή σφραγίδα γύρω από τα άκρα του δακρύου για να σταματήσουν οποιαδήποτε μοριακή διαρροή.
"Εάν αυτό δεν συνέβη γρήγορα, θα ήταν καταστροφικό για το κύτταρο, ενδεχομένως να οδηγήσει σε θάνατο", δήλωσε ο Trantham-Davidson.
Μέσα σε 30 δευτερόλεπτα από το δάκρυ, τα συμπλέγματα πυρηνικών πόρων έφεραν πλήρως την άκρη του διάλειμμα. Μέσα σε δύο λεπτά, οι πόροι οργανώθηκαν και ήταν σε θέση να ελέγξουν τι πέρασε και έξω από τον πυρήνα, επιτρέποντας στο κύτταρο να επιστρέψει στην κανονική λειτουργία.
Χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις απεικόνισης ζωντανών κυττάρων και υπολογιστών, οι ερευνητές καθορίζουν επίσης τον φυσικό μηχανισμό πίσω από τη γρήγορη επισκευή. Παρατήρησαν ότι, μετά από βλάβη της μεμβράνης, οι εσωτερικές και εξωτερικές πυρηνικές μεμβράνες συγχωνεύονται μαζί, δημιουργώντας ένα ικρίωμα πάνω στο οποίο μπορούν να συναρμολογηθούν γρήγορα σύμπλοκα πυρηνικών πόρων. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει την αναδιαμόρφωση των συμπλοκών πυρηνικών πόρων, στα οποία τα σύμπλοκα αποσυναρμολογούνται, μετατοπίζονται κατά μήκος της μεμβράνης και επανασυναρμολογούνται στο σημείο της βλάβης. Αυτός ο μηχανισμός προσφέρει σημαντικές γνώσεις για τη δυναμική συμπεριφορά και την προσαρμοστικότητα των συμπλεγμάτων πυρηνικών πόρων.
"Τα συγκροτήματα πυρηνικών πόρων είναι απίστευτα μεγάλα, οπότε οι επιστήμονες παραδοσιακά υποτίθεται ότι ήταν αργές και ακίνητες", δήλωσε ο Trantham-Davidson. "Η μελέτη μας δείχνει ότι είναι αξιοσημείωτα δυναμικές και αυτό ισχύει πιθανώς για άλλα μεγάλα βιολογικά σύμπλοκα".
Τα ευρήματα θα μπορούσαν να έχουν επιπτώσεις στις θεραπείες του καρκίνου. Τα καρκινικά κύτταρα συχνά χάνουν την ικανότητα να επιδιορθώσουν βλάβη στην πυρηνική τους μεμβράνη, γεγονός που θα μπορούσε να τους κάνει πιο ευαίσθητες σε θεραπείες που στοχεύουν αυτόν τον μηχανισμό επισκευής.
"Με την κατανόηση περισσότερων για τον τρόπο με τον οποίο τα κύτταρα επιδιορθώσουν τις βασικές δομές όταν είναι κατεστραμμένες, ίσως μπορέσουμε να σχεδιάσουμε νέες θεραπείες για να βοηθήσουμε το ανοσοποιητικό σύστημα να αναγνωρίσει καλύτερα και να σκοτώσει καρκινικά κύτταρα", δήλωσε ο Trantham-Davidson.
