Nový objev mění pohled na dělení buněk: Jak se DNA sama chrání před poškozením

Každé dělení buňky vyžaduje přesné zkopírování a rozdělení DNA mezi dvě nové buňky. Někdy se však chromozomy plně neoddělí, což zanechává tenké provazce DNA, známé jako DNA můstky, které spojují nově vzniklé buňky.

Každé dělení buňky vyžaduje přesné zkopírování a rozdělení DNA mezi dvě nové buňky. Někdy se však chromozomy plně neoddělí, což zanechává tenké provazce DNA, známé jako DNA můstky, které spojují nově vzniklé buňky. Tyto křehké struktury jsou náchylné k poškození a jejich nesprávné řízení může mít vážné důsledky pro stabilitu genomu.

Vědci z King's College ve spolupráci s týmy z University of Utah a biotechnologické společnosti Altos Labs nyní odhalili, jak se buňky před touto hrozbou chrání. Studie publikovaná v časopise Nature Structural & Molecular Biology ukazuje, že proteiny ESCRT-III, dříve známé pro svou roli při přetváření a opravě membrán, mají neočekávanou funkci při ochraně DNA můstků během buněčného dělení.

Během dělení buněk pomáhá bezpečnostní mechanismus zvaný kontrolní bod NoCut oddálit závěrečné fáze dělení, pokud jsou přítomny DNA můstky. Výzkumníci zjistili, že toto zpoždění umožňuje proteinům ESCRT-III přesunout se k DNA můstkům, kde kolem exponované DNA vytvářejí ochranný povlak a pomáhají tak předcházet poškození.

Ačkoli jsou DNA můstky ve zdravých buňkách vzácné, výzkum je spojuje s nestabilitou genomu a některými časnými událostmi spojenými s rozvojem rakoviny. Přestože studie přímo neprokazuje souvislost mezi tímto mechanismem a vývojem rakoviny, poskytuje nový pohled na to, jak se buňky chrání před událostmi poškození DNA, které byly dříve spojovány s nestabilitou genomu a nemocemi. Juan Martin-Serrano, profesor virové buněčné biologie na King's College a spoluautor studie, uvedl, že objev vzešel z neočekávaného pozorování. Tým viděl, jak se proteiny ESCRT vážou na DNA, ale nerozuměl proč. Po více než 20 letech studia těchto proteinů si nikdy nepředstavoval, že odhalí tuto zcela novou roli. Další kroky výzkumu se zaměří na to, jak se tyto DNA můstky tvoří a co jim umožňuje chránit genom.

K molekulárnímu studiu těchto událostí tým použil kryo-elektronovou mikroskopii k určení struktury komplexu ESCRT/DNA. Pokročilá mikroskopie živých buněk jim umožnila sledovat dělení buněk v reálném čase. Vědci vytvořili specializované buněčné linie obsahující fluorescenčně značené proteiny, což jim umožnilo sledovat DNA a proteiny ESCRT, jak se pohybují uvnitř živých buněk. Dr. James Glover, spoluautor studie, zdůraznil, že zatímco si často představujeme učebnicový obrázek buňky dělící se na dvě s dokonale rozdělenou DNA, ve skutečnosti může při oddělování buněk dojít k mnoha komplikacím. Objev, že proteiny ESCRT mohou přijít a chránit DNA můstky, čímž zabraňují poškození, je podle něj nečekaný a vzrušující.