Zahlavi

Nové poznatky o mechanismu dělení zdravých a nádorových buněk

Nové poznatky o mechanismu dělení zdravých a nádorových buněk

Mon Aug 13 17:28:49 CEST 2018

Buněčné jádro obsahuje DNA, která je nositelkou genetické informace a rozhoduje v podstatě o všem, co se v buňce děje. Předurčuje správné dělení buněk a přežití celého organismu. Její přesné kopírování neboli replikace při buněčném dělení, stejně tak jako zachování její intergrity proto musí být přísně kontrolováno a v případě nesrovnalostí rychle opraveno.

Molekuly DNA jsou dvouvláknové a při jejich kopírování vznikají dvě dceřinné dvoušroubovice, které mají vždy jeden řetězec z původní molekuly a jeden komplementární, nově syntetizovaný. Mechanismus tohoto procesu je velmi komplikovaný – jedno vlákno se sice kopíruje rychle a přímo, ale kopírování toho druhého probíhá po krátkých úsecích, tzv. Okazakiho fragmentech. Během jediného dělení lidské buňky vznikne 30-50 milionů takových kousků DNA. Správné spojení tohoto obrovského množství fragmentů zajištuje složitý komplex enzymů.

Důležitá role enzymů PARP

Tým vědců Ústavu molekulární genetiky AVČR vedený Keithem Caldecottem a Hanou Hanzlíkovou ve spolupráci s britskými kolegy nyní dospěl k překvapivému zjištění, že i když je tento proces spojování DNA úseků během replikace vysoce efektivní, není stoprocentní – je potřeba napravit až desetitisíce takových nezdarů. Badatelé zjistili, že nespojené Okazakiho fragmenty jsou během procesu replikace rozpoznávány enzymy z rodiny PARP. O těch je dobře známo, že hrají významnou roli v jiném životně důležitém procesu - opravě zlomů vláken DNA vznikajících např. působením ionizujícího záření. Nově se tedy ukázalo, že komplexy proteinů PARP hrají také další, doposud neznámou důležitou roli během replikace DNA i u normálních nepoškozených buněk.

Možnosti pro léčbu nádorů

Enzymy PARP jsou velmi zajímavé z praktického medicínského hlediska. Jejich cílená inhibice vede k terapeutické využitelné sensitizaci některých typů nádorových buněk. Nové poznatky získané česko-britským výzkumným týmem a publikované v prestižním mezinárodním časopise mohou přispět k lepšímu pochopení role PARP inhibitorů v léčbě nádorů a napomoci vývoji účinnějších léčiv tohoto typu.

Obrázek pastýře s dvěma stády ovcí je metaforou složitých procesů v lidském organismu (viz níže)

 
Vědci si pro větší názornost připravili obrázek s pastýřem a ovcemi. Jde o takzvanou replikační vidličku s jedním vláknem DNA kopírovaným přímo, které na obrázku znázorňuje ustupující zástup ovcí, a druhým, který se kopíruje po úsecích tzv. Okazakiho fragmentech (blížící se zástup ovcí). Úsek, který se během kopírování nepodařil spojit (bloudící beran), má za následek mezeru, která je rozeznána enzymem PARP neboli hlídacím psem. Ten „štěkáním” signalizuje, aby přilákal pozornost faktoru (ovčáka), který opravu chyby DNA zprostředkuje. 
 
Na titulním obrázku vizualizace opravného faktoru (zeleně) v buněčném jádře zdravých buněk. Ve zdravých buňkách je tento faktor navázán v místech replikace (červeně), kde zprostředkovává opravu nakopírovaných nespojených DNA úseků. Překryv zelené a červené barvy v jednom místě dává výslednou žlutou barvu, tudíž důkaz, že se opravný faktor v místě replikace nachází
 
Připravila: Hana Hanzlíková, Ústav molekulární genetiky AV ČR ve spolupráci s Odborem mediální komunikace Kanceláře AV ČR
Foto: Ústav molekulární genetiky AV ČR a Anita Brožková pro ÚMG