Ткани защищают свою ДНК от механического стресса
Кожа и мышцы ежедневно растягиваются и сжимаются, но это не повреждает клетки или ДНК. Исследователи под руководством Сары Викстрём обнаружили, что клетки защищаются от такого стресса, не только деформируя ядра, но и смягчая сам генетический материал.
Защита генетического кода критически важна для здоровья. Мутации в ДНК приводят к различным заболеваниям, включая нарушения развития и рак. «Геном долгоживущих тканеспецифических стволовых клеток должен быть эффективно защищён от мутаций», — говорит ведущий автор исследования Микеле Нава. До сих пор было мало известно о том, как механические силы повреждают ДНК и какие механизмы защищают клетки.
Смягчение ДНК как защитный механизм
Учёные подвергли стволовые клетки кожи и мышц механическому растяжению, имитирующему условия в тканях. В результате растяжения ядро и ДНК не только перестраивались, но и меняли свои механические свойства — становились мягче.
«Мы могли изменить механические свойства ДНК, просто прикладывая механические силы к стволовым клеткам. Ещё более поразительно, что если экспериментально предотвратить это изменение, стволовые клетки получали повреждения ДНК. Мы обнаружили важный защитный механизм», — объясняет Екатерина Мирошникова, соавтор исследования.
Долгосрочная защита на уровне ткани
При длительном воздействии растяжения вся ткань переориентировалась по направлению силы. Эта переориентация предотвращала деформацию ядра и ДНК, позволяя им вернуться в исходное состояние. Таким образом, перестройка ткани служит долгосрочной механической защитой.
Различия между раковыми и здоровыми клетками
Исследователи также заметили, что раковые клетки менее чувствительны к механическому растяжению, чем здоровые стволовые клетки, из-за различий в уровнях ключевых ядерных белков.
«Две центральные особенности рака — генетическая нестабильность и нечувствительность к внешним сигналам. Наша главная будущая цель — понять, как дефекты в этом новом пути могут способствовать образованию рака и как опухоли могут использовать механику, чтобы избежать контрольных механизмов ткани», — говорит Сара Викстрём.