Тканини захищають свою ДНК від механічних навантажень

У повсякденному житті наші тканини, наприклад, шкіра та м’язи, розтягуються, тягнуться і стискаються, не завдаючи шкоди клітинам або ДНК. Група дослідників під керівництвом Сари Вікстрем з Інституту біології старіння Макса Планка та Кластеру досконалості CECAD при Кельнському університеті та Гельсінкського інституту наук про життя в Університеті Гельсінкі виявила, що клітини захищаються від таких стресу не лише деформуючи клітинні ядра, але й пом’якшуючи сам генетичний матеріал.

Захист генетичного коду в нашій ДНК є критично важливим для здоров'я людини. Мутації в ДНК призводять до великої кількості захворювань, таких як порушення розвитку або рак. "Більшість наших тканин містять специфічні для тканини стовбурові клітини, які є довгоживучими клітинами, функція яких є критично важливою для функціонування та підтримання тканин. Через їх тривалий термін життя важливо, щоб геном цих клітин був ефективно захищений від мутацій, щоб запобігти такі хвороби, як рак ", - говорить Мікеле Нава, провідний науковець дослідження. "Багато відомо про роль хімічних речовин та опромінення у викликанні пошкодження ДНК, але як механічні сили пошкоджують ДНК і які механізми можуть існувати, щоб захистити наші клітини від цього пошкодження, поки що невідомо", - пояснює Нава.

Щоб вивчити, як ДНК в стовбурових клітинах реагує на механічну деформацію, Нава, Мірошникова та його колеги використовували спеціальний механічний пристрій, щоб піддавати шкірні та м'язові стовбурові клітини подібним механічним розтягам, які вони відчували б у тканинах. В результаті розтягування як ядро, так і ДНК стали реорганізованими, але також змінили свої механічні властивості і стали м’якшими. "Було цікаво усвідомити, що ми можемо змінити механічні властивості ДНК, просто надаючи механічні сили на стовбурові клітини. Ще більш вражаючим було те, що якщо ми експериментально запобігли цій зміні, стовбурові клітини тепер отримали пошкодження ДНК, вказуючи на те, що ми виявили важливим захисним механізмом ", - говорить Єкатерина Мірошнікова, яка керувала дослідженням разом з Навою та Вікстремом.

Орієнтуючись у напрямку сили

Заглибившись у клітинний механізм реакції стовбурових клітин на розтягування, Нава, Мірошникова та його колеги виявили, що при тривалому механічному розтягуванні вся тканина орієнтується у напрямку сили. Така орієнтація в масштабі тканин запобігала деформації ядра та його ДНК, дозволяючи їм відновити початковий стан. Таким чином, така орієнтація на рівні тканини служила довготривалим механозахистом.