Ракові клітини можуть завдячувати деякій деструктивній природі унікальній «пончиковій» ДНК, згідно з новим дослідженням.
У дослідженні, опублікованому сьогодні (20 листопада) у журналі Nature, було виявлено, що в деяких ракових клітинах ДНК не упаковується в структури, подібні до ниток, як це відбувається у здорових клітинах, - скоріше, генетичний матеріал складається в кільце, як форма, яка робить рак більш агресивним.
"ДНК передає інформацію не тільки в її послідовності, але і за формою", - сказав співстарший автор Пол Мішель, професор патології в Каліфорнійському університеті в Сан-Дієго.
Як ви можете пам’ятати з класу біології, більшість нашої ДНК щільно запакована всередині ядер клітини в структурах, відомих як хромосоми. Майже у всіх клітинах є 23 пари хромосом, кожна з яких складається приблизно з 6 футів (1,82 метра) ДНК, щільно обмотаних навколо груп білків, які служать скелею.
Ця упакована варенням структура дозволяє деяким генам бути доступними молекулам, які "читають" та виконують генетичні вказівки, а інші гени залишаються прихованими. Як результат, є високорегульована техніка, яка не дає клітині виконувати непотрібні генетичні вказівки та реплікацію (створення нових «дочірніх клітин») нерівномірно.
"Все, що ми дізналися про генетику, говорить про те, що зміни повинні бути повільними", - сказав Мішель Live Science. Але роки тому Мішель та його команда виявили, що при певному типі раку мозку, який називається гліобластома, пухлини ", здавалося, могли змінитися зі швидкістю, яка просто не мала сенсу". Опухолеві клітини, поділяючись на дочірні клітини, здавалося, якимось чином посилюють експресію онкогенів - генів, які можуть перетворити звичайну клітину в ракову.
З'ясувалося, що деякі з цих посилених копій онкогенів "відв'язалися від хромосом", - сказав Мішель. Вирвавшись із хромосом, вони висіли на інших шматочках ДНК всередині клітини, згідно з документом, який автори опублікували в журналі Science в 2014 році. Потім вони виявили, що ці "екстрахромосомні" шматочки ДНК (ecDNA) насправді трапляються майже у половини онкологічних захворювань людини, але їх рідко виявляли у здорових клітинах, про це виявили автори у праці, опублікованому в журналі Nature в 2017 році.
У цьому новому дослідженні вони з'ясували, чому ecDNA настільки надійна. Поєднання візуалізації та молекулярного аналізу виявило, що ці шматочки ДНК обмотуються навколо білків у формі кільця, подібно до кругової ДНК, виявленої у бактерій.
Ця форма кільця набагато полегшує механізму роботи клітини доступ до ряду генетичної інформації - включаючи онкогени - щоб вона могла швидко переписати та експресувати їх (наприклад, доручити здоровій клітці перетворитися на рак), сказав Мішель. Така легка доступність дозволяє пухлинним клітинам генерувати велику кількість онкогенів, що сприяють пухлинам, швидко розвиваються і легко адаптуються до мінливого середовища.
Більше того, дослідники виявили, що на відміну від здорових клітин, які розподіляють свої гени на дочірні клітини регулярним та очікуваним чином, ці ракові клітини розподіляють свою екДНК випадковим чином. Це як "фабрика для перекачування тонн і тонн онкогенів", що призводить до того, що деякі дочірні клітини отримують кілька копій онкогенів в одній клітинній поділі, сказав Мішель.
"Це дуже захоплююче дослідження", - сказав Фен Юе, директор Центру геномії раку Північно-Західного університету Лурі, онкологічний центр, який не був причетний до досліджень. "Ця робота представляє концептуальне просування того, як внесок ecDNA в онкогенез при раку людини".
Мішель та деякі інші автори дослідження є співзасновниками компанії Boundless Bio Inc., яка займається дослідженнями методів терапії на основі ДНК-ДНК. Співавтор дослідження Vineet Bafna також є співзасновником і має пакет акцій у компанії Digital Proteomics, однак автори стверджують, що жодна компанія не брала участь у цьому дослідженні.
