Η μελέτη δείχνει πώς τα κύτταρα αποτρέπουν επιβλαβή επιπλέον αντίγραφα του DNA

Μια ομάδα ερευνητών από το Ινστιτούτο Francis Crick και το Πανεπιστήμιο του Cambridge έχουν ανακαλύψει πώς τα κύτταρα εμποδίζουν τα επιβλαβή επιπλέον αντίγραφα του DNA από το να γίνουν τυχαία. Το έργο θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για την κατανόηση και τη θεραπεία καρκίνων, καθώς και ορισμένες αυτοάνοσες ασθένειες.

Τα κύτταρα δημιουργούν συνεχώς αντίγραφα του DNA τους έτσι ώστε να μπορούν να διαιρέσουν. Αυτό απαιτεί την αποσύνδεση της διπλής έλικας DNA και την αντιγραφή κάθε ένα από τα δύο σκέλη ως πρότυπο για νέο DNA. Τα αντίγραφα στη συνέχεια διορθώνονται με προσοχή για να πιάσουν λάθη αντιγραφής. Ωστόσο, παρά όλη αυτή τη φροντίδα, πολύ σπάνια ένα κομμάτι DNA λανθασμένα αντιγράφεται δύο φορές, σχηματίζοντας ένα θραύσμα εξωχρωμοσωμικού DNA (ecDNA).

Τα κύτταρα έχουν τρόπους για να υποβαθμίσουν αυτά τα επιπλέον αντίγραφα μόλις διαμορφωθούν, αλλά αν δεν είναι αρκετά γρήγορα υποβαθμισμένα, μπορούν να προκαλέσουν όλεθρο. Το 2013, η ομάδα του Francis Crick έδειξε ότι τα ECDNAs μπορούν να ραμμένα πίσω στο χρωμοσωμικό DNA, προκαλώντας διαγραφές και αναδιατάξεις που μπορούν να συμβάλουν στον καρκίνο και την αυτοάνοση ασθένεια.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι πρωτεΐνες που είναι υπεύθυνες για την έναρξη της αντιγραφής του DNA, γνωστού ως ελικάσες, παρέχουν επίσης τον πρώτο έλεγχο για τον σχηματισμό ecDNA. Οι ελικάσες μπορούν να πουν εάν το DNA είναι ήδη αποσυνδεδεμένο και έτσι δεν πρέπει να αντιγραφεί, για παράδειγμα, εάν το DNA έχει ήδη αντιγραφεί δύο φορές.

Η ομάδα έδειξε ότι οι ελικάσες φέρουν μια μικρή χημική τροποποίηση που ονομάζεται μεθυλική ομάδα, η οποία τους εμποδίζει να ξεκινήσει την αντιγραφή του DNA εάν το DNA είναι ήδη ανοιχτό. Εάν αυτό αποτύχει και ξεκινά η αντιγραφή, άλλες πρωτεΐνες συνδέονται με τα άκρα του DNA και προσλαμβάνουν ταχέως ένζυμα για να το καταστρέψουν.

Τα ευρήματα βοηθούν στη λήψη φωτός σε ορισμένες ασθένειες που προκαλούνται από μεταλλάξεις στις ελικάσες. Για παράδειγμα, οι μεταλλάξεις που απομακρύνουν τη μεθυλομάδα σχετίζονται με την πρόωρη γήρανση, ενώ οι μεταλλάξεις που εμποδίζουν τη δέσμευση στα άκρα του DNA εμπλέκονται στον καρκίνο και τις αυτοάνοσες ασθένειες.

Περαιτέρω έρευνα θα εξετάσει εάν οι πρωτεΐνες που εμπλέκονται στην ανίχνευση και την καταστροφή των ECDNA θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν για την ανάπτυξη νέων θεραπειών για καρκίνο και αυτοάνοσες ασθένειες.

Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το Ινστιτούτο Francis Crick, το Cancer Research UK, το Ινστιτούτο Wellcome Sanger και το Συμβούλιο Ιατρικών Ερευνών.