Согласно новому исследованию, раковые клетки могут быть обязаны своей разрушительной природой уникальной ДНК в форме «пончика».
Исследование, опубликованное сегодня (20 ноября) в журнале Nature, показало, что в некоторых раковых клетках ДНК не упаковывается в нитевидные структуры, как в здоровых клетках, - скорее, генетический материал складывается в кольцо. как форма, которая делает рак более агрессивным.
«ДНК передает информацию не только в своей последовательности, но и в форме», - сказал соавтор статьи Пол Мишель, профессор патологии в Университете Калифорнии в Сан-Диего.
Как вы, наверное, помните из урока биологии, большая часть нашей ДНК плотно упакована внутри ядер клеток в структурах, известных как хромосомы. Почти все клетки имеют 23 пары хромосом, каждая из которых состоит из примерно 6 футов (1,82 метра) ДНК, плотно намотанной вокруг групп белков, которые служат в качестве каркаса.
Эта запертая структура позволяет некоторым генам быть доступными молекулам, которые «читают» и выполняют генетические инструкции, в то время как другие гены остаются скрытыми. Результатом является строго регулируемый механизм, который удерживает клетку от выполнения нежелательных генетических инструкций и от репликации (создания новых «дочерних клеток») хаотичным образом.
«Все, что мы узнали о генетике, говорит о том, что изменения должны быть медленными», - сказал Мишель в интервью Live Science. Но много лет назад Мишель и его команда обнаружили, что при определенном типе рака головного мозга, называемого глиобластомой, опухоли «казалось, могли изменяться со скоростью, которая просто не имела никакого смысла». Опухолевые клетки, когда они делятся на дочерние клетки, похоже, каким-то образом усиливают экспрессию онкогенов - генов, которые могут превращать обычную клетку в раковую.
Оказалось, что некоторые из этих усиленных копий онкогенов «отвязались от хромосом», сказал Мишель. Освободившись от хромосом, они зависали на других кусочках ДНК внутри клетки, согласно статье, опубликованной авторами в журнале Science в 2014 году. Затем они обнаружили, что эти «внехромосомные» кусочки ДНК (ecDNA) действительно имеют место. почти в половине случаев рака человека, но редко обнаруживаются в здоровых клетках, об этом авторы сообщили в статье, опубликованной в журнале Nature в 2017 году.
В этом новом исследовании они выяснили, почему ecDNA является такой надежной. Комбинация изображений и молекулярного анализа показала, что эти кусочки ДНК обернуты вокруг белков в форме кольца, подобно кольцевой ДНК, обнаруженной в бактериях.
Эта форма кольца значительно облегчает механизму клетки доступ к множеству генетической информации - включая онкогены - так, чтобы она могла быстро транскрибировать и экспрессировать их (например, дать указание здоровой клетке превратиться в злокачественную), сказал Мишель. Эта легкая доступность позволяет опухолевым клеткам генерировать большое количество способствующих опухоли онкогенов, быстро развиваться и легко адаптироваться к изменяющейся среде.
Более того, исследователи обнаружили, что в отличие от здоровых клеток, которые регулярно и ожидаемым образом делят свои гены со своими дочерними клетками, эти раковые клетки распределяют свою экДНК случайным образом. Это похоже на «фабрику по перекачке тонны и тонны онкогенов», приводящую к тому, что некоторые дочерние клетки получают несколько копий онкогенов за одно деление клетки, сказал Мишель.
«Это очень интересное исследование», - сказал Фэн Юэ, директор Центра геномики рака при Северо-Западном университете, онкологический центр Лурье, который не принимал участия в исследовании. «Эта работа представляет концептуальный прогресс, как вклад ecDNA в онкогенез при раке человека».
Мишель и некоторые другие авторы исследования являются соучредителями Boundless Bio Inc., компании, занимающейся исследованиями методов лечения на основе ДНК. Соавтор исследования Vineet Bafna также является соучредителем и имеет долю в компании Digital Proteomics, но авторы утверждают, что ни одна компания не участвовала в этом исследовании.
