Tvoja DNA sa neustále hýbe. Vedci hovoria, že to môže vysvetliť vznik rakoviny
DNA v tvojich bunkách sa neustále skladá a mení svoj tvar. Vedci ukazujú, že práve tento pohyb rozhoduje o aktivite génov a môže stáť za vznikom rakoviny aj bez mutácie.
Nová štúdia ukazuje, že DNA človeka nefunguje ako pevný plán uložený niekde v bunke. Výskum ukázal, že sa neustále skladá, rozkladá a mení svoj tvar a práve tento pohyb môže vysvetliť, prečo vznikajú choroby ako rakovina.
Vedci zo Salk Institute sa pozreli na DNA inak než doteraz, informuje Science Daily. Nesústredili sa len na to, aké gény obsahuje, ale aj na to, ako sa v priestore správa. Výsledok ukázal, že genóm funguje skôr ako dynamický systém než ako pevná štruktúra.
Každá bunka obsahuje približne dva metre DNA. Tento reťazec sa zmestí do extrémne malého priestoru. Nestačí ho len „zbaliť“. Bunka musí zabezpečiť, aby sa správne gény zapli v správny čas. DNA preto vytvára slučky. Tie vznikajú pomocou proteínov, najmä komplexu kohezín a proteínu NIPBL. Kohezín doslova „vytlačí“ slučku v DNA, až kým nenarazí na stop signál v genóme.
Tieto slučky nevydržia stabilne, neustále vznikajú a následne zanikajú. Tento proces prebieha rôzne rýchlo v rôznych častiach DNA.
„Zaujímavé je, že skladanie genómu neprebehne raz a tým to končí, zdá sa, že sa neustále rozkladá a znovu skladá,“ vysvetlil Jesse Dixon, jeden z autorov štúdie.
DNA si môžeš predstaviť ako dlhú niť s korálikmi, pričom každý korálik predstavuje gén. Niektoré z nich ležia od seba veľmi ďaleko, ale bunka ich potrebuje dostať do kontaktu. Práve slučky umožnia, aby sa vzdialené časti DNA dotkli. Nejde pritom o náhodný pohyb. Bunka má nad týmto procesom kontrolu a rozhoduje, ktoré časti DNA sa majú „stretnúť“. V praxi to funguje tak, že gény potrebujú na svoju aktiváciu nielen vlastnú informáciu, ale aj kontakt s regulačnými prvkami. Ak sa tieto časti fyzicky nepriblížia, gén zostane vypnutý, aj keď je úplne zdravý.
Neprehliadni
To je dôležité, pretože gény sa zapínajú pomocou tzv. enhancerov, teda „prepínačov“, ktoré sa k nim musia fyzicky priblížiť.
Ak sa slučka vytvorí zle, prepínač sa môže pripojiť k nesprávnemu génu. Vtedy sa môže aktivovať napríklad rast nádoru, aj keď samotný gén zostane nepoškodený. Tento mechanizmus vysvetľuje, prečo sa rakovina niekedy objaví bez jasnej mutácie v DNA. Inými slovami, problém nemusí byť v tom, čo je v DNA napísané, ale v tom, ako je „poskladaná“.
Pohyb DNA určuje, ako sú gény aktívne
Vedci skúmali, čo sa stane, keď narušia tento systém. Znížili množstvo proteínu NIPBL, čím zabránili správnemu vytváraniu slučiek. DNA sa začala rozkladať, ale nie rovnomerne. Niektoré časti sa zmenili rýchlo, iné pomaly. Tento rozdiel v trvaní odhalil vedcom dôležitý vzorec.
Stabilné oblasti obsahovali neaktívne gény. Dynamické oblasti, ktoré sa rýchlo menili, obsahovali aktívne gény.
„Možno sme sa na organizáciu genómu pozerali nesprávne. Keď sme narušili dynamiku skladania, konečne sme videli, čo skutočne ovplyvňuje aktivitu génov,“ povedala Tessa Popay, spoluautorka štúdie.
DNA slúži bunke ako pomôcka na to, aby poznala svoju identitu
Vedci testovali aj rôzne typy buniek, napríklad srdcové bunky a neuróny. Zistili, že dynamické časti DNA vždy súviseli s génmi, ktoré určujú funkciu konkrétnej bunky. To naznačuje, že pohyb DNA pomáha bunke udržať si identitu.
Dá sa to predstaviť aj ako origami. DNA funguje ako jeden dlhý papier, z ktorého sa v každej bunke skladá iný tvar. V srdcovej bunke sa „zloží“ do jedného vzoru, v neuróne do iného. Dôležité však je, že tento tvar nezostane pevný. Neustále sa rozloží a znova poskladá do rovnakého vzoru.
Ak sa tento proces naruší, bunka môže stratiť kontrolu nad tým, čím vlastne je.
Pozorovaný pohyb DNA je niečo, čo môže rakovina zneužiť
Keď sa mechanizmus skladania pokazí, dôsledky sa prejavia rýchlo. Bunka začne aktivovať nesprávne gény alebo potlačí tie správne. Pri rakovine môže dôjsť k tomu, že sa DNA začne „skladať“ inak. Tým sa prepíše správanie bunky. Namiesto normálneho fungovania začne rásť nekontrolovane.
„Rakovina pravdepodobne využíva ten istý princíp, mení dynamiku genómu tak, aby ovládla identitu bunky a podporila nekontrolovaný rast,“ vysvetlil Dixon.
Tento objav môže zmeniť aj diagnostiku. Dnes sa choroby hľadajú najmä cez mutácie v DNA. V budúcnosti by sa mohlo sledovať niečo iné, pohyb genómu.
Zdravé bunky majú určitú „choreografiu“ pohybu DNA. Ak sa tento vzorec zmení, môže to signalizovať problém ešte predtým, než sa objavia príznaky. To by umožnilo odhaliť choroby skôr a presnejšie.
DNA nefunguje len ako nosič informácií. Je to aktívny systém, ktorý sa neustále mení v priestore aj čase. Výskum ukázal, že tvar a pohyb genómu priamo ovplyvňujú to, ktoré gény sa zapnú. Zároveň naznačil, že práve tieto zmeny môžu stáť za vznikom niektorých ochorení.
Vedci tým otvorili nový pohľad na fungovanie buniek. Namiesto statického kódu sa teraz ukazuje živý mechanizmus, ktorý reaguje, prispôsobuje sa a niekedy sa aj pokazí. Možno tak raz nebude stačiť „opraviť“ DNA, ale bude ju treba naučiť správne sa skladať.
