Как необычные структуры ДНК способствуют развитию рака

Новое исследование может иметь значение для лекарств, нацеленных на раковые клетки

Новое исследование рака сообщает, что ДНК, проявляющаяся в виде узловых складок и третьих звеньев между двумя цепями ДНК, может стимулировать развитие рака, а важный регуляторный фермент может быть связан с образованием этих необычных структур.

Ученые из Northwestern Medicine и Института иммунологии Ла-Хойи (LJI) обнаружили, что потеря ферментов TET — семейства ферментов, имеющих решающее значение для удаления меток метилирования ДНК — связана с B-клеточной лимфомой. Снижение активности ферментов ТЕТ характерно для многих различных видов рака. Понимание механизмов, лежащих в основе развития рака при потере функции ТЕТ, может открыть дверь для новых стратегий лечения лекарствами, нацеленных на множественные виды рака.

Исследование было недавно опубликовано в журнале Nature Immunology.

Предыдущие исследования показали, что определенные мутации в раковых клетках могут привести к потере функции ТЕТ у пациентов с раком крови и солидным раком, вызывая задержки в клеточной коммуникации. Предыдущие исследования также выявили нестабильность генома, такую как двухцепочечные разрывы в коде ДНК в раковых клетках.

До сих пор две опасные клеточные особенности не были связаны.

В ДНК появляются странные, необычные структуры

Випул Шукла, доцент кафедры клеточной биологии и биологии развития в Медицинской школе Файнберга Северо-Западного университета, вместе с Анджаной Рао, профессором Центра иммунотерапии рака LJI, и Даниэлой Саманьего-Каструита, аспирантом Калифорнийского университета в Сан-Диего, надеялись изучить один из возможных способов связи дефицита ТЕТ и геномной нестабильности.

«Потеря функции ТЕТ происходит при раке; Геномная нестабильность возникает при раке», — сказал Шукла. «Геномная нестабильность также возникает в TET-дефицитных клетках. Мы обнаружили, что измененная регуляция вторичных структур ДНК может быть причиной того, как эти два события связаны друг с другом».

Ученый сначала удалил два типа ферментов TET (TET2 и TET3) в зрелых B-клетках мышей. Тип белых кровяных телец, В-клетки вырабатывают антитела для иммунной системы, чтобы защитить наш организм от инфекции. По словам Шуклы, удаление ферментов ТЕТ имело огромные последствия для гомеостаза В-клеток, и начала проявляться геномная нестабильность.

«У мышей с дефицитом ТЕТ развилась лимфома, и мы наблюдали увеличение меток, связанных с геномной нестабильностью, таких как двухцепочечные разрывы», — сказал Саманьего-Каструита.

Затем команда искала ключи к разгадке того, что происходит на молекулярном уровне, выполнив геномный анализ и обнаружила, что без TET2 и TET3 необычные структуры, называемые G-квадруплексами и R-петлями, начали засорять ДНК B-клеток.

Обычно ДНК выглядит как две параллельные железнодорожные рельсы. Когда белки движутся по дорожке, читают и передают код, они слегка раздвигают дорожки. Но оказалось, что обе структуры ДНК мешают клетке читать код ДНК. R-петли, состоящие из РНК , проскальзывали в качестве третьего рельса в ДНК, а G-квадруплексы появлялись в виде узлов на внешних рельсах, что затрудняло «расстегивание молнии» исходных цепей.

По словам Шуклы, эти структуры делают участки ДНК очень хрупкими и хрупкими.

«Они действуют как препятствия в ДНК, и если они не разрешаются должным образом, они вызывают нестабильность генома», — сказал Шукла. «Это исследование разъяснило нам, что по крайней мере одна из причин, по которой клетки с дефицитом ТЕТ имеют большую геномную нестабильность, может быть связана с накоплением этих структур».

Понимание того, как взаимодействуют опасные геномные нестабильности и явные мутации TET, приближает команду к пониманию злокачественных новообразований B-клеток.

Врачи и исследователи все чаще обращают внимание на необычные структуры ДНК, такие как гетеродуплексы и квадруплексы, которые могут играть ключевую роль в развитии рака. Эти аномалии могут нарушать нормальные процессы репликации и восстановления ДНК, что приводит к накоплению мутаций. По мнению специалистов, такие изменения могут активировать онкогены или подавлять опухолевые супрессоры, что в конечном итоге способствует неконтролируемому делению клеток. Кроме того, нестабильность генома, вызванная этими структурами, может способствовать метастазированию. Врачи подчеркивают важность дальнейших исследований в этой области, так как понимание механизмов, связанных с необычными формами ДНК, может открыть новые горизонты в диагностике и лечении онкологических заболеваний.

Исследования показывают, что необычные структуры ДНК, такие как петли и свертки, могут играть ключевую роль в развитии рака. Ученые отмечают, что эти аномалии могут нарушать нормальные процессы клеточного деления и регуляции генов. Например, изменения в трехмерной организации генома могут приводить к активации онкогенов или подавлению опухолевых супрессоров. Люди, работающие в области молекулярной биологии, подчеркивают, что понимание этих структур может открыть новые горизонты в диагностике и лечении рака. Некоторые исследователи даже предполагают, что манипуляции с этими структурами могут стать основой для создания инновационных терапий, направленных на восстановление нормального функционирования клеток. Таким образом, изучение необычных форм ДНК становится важным шагом на пути к более эффективным методам борьбы с онкологическими заболеваниями.

Эти продукты — лучшая ЗАЩИТА ОТ РАКА! #здоровье #питание #рак #онкология

Задержка развития В-клеточной лимфомы

Шукла сказал, что он хотел знать, почему вообще появились структуры, потому что тогда его команда могла бы узнать больше о том, как помешать их формированию. Они обратились к одному регуляторному ферменту под названием DNMT1, который, по-видимому, изменялся в ответ на уровни TET.

В TET-дефицитных B-клетках уровни DNMT1, белков, которые помогают поддерживать метилирование ДНК, были выше. Метилирование ДНК является важной регуляторной меткой в геноме, которая обычно удаляется ферментами TET.

Команда хотела увидеть, восстановит ли удаление белка DNMT1 в TET-дефицитных B-клетках баланс структур G-квадруплекса и R-петли.

Примечательно, что удаление DNMT1 было связано с резкой задержкой в развитии агрессивных B-клеточных лимфом. Как и предполагалось, это также было связано со снижением уровней G-квадруплексов и R-петель.

• Исследователи планируют дополнительно изучить эффекты ферментов TET и полагают, что регулирование G-квадруплексов и R-петель может быть одним из многих способов, которыми ферменты TET контролируют стабильность генома. В будущем результаты исследования могут быть использованы для помощи пациентам с разными типами рака.
• Лаборатория Шуклы в конечном итоге надеется увидеть, как лекарства могут стабилизировать аномальные структуры и работать как эффективное средство лечения злокачественных клеток при многих формах рака. Шукла сказал, что есть большой потенциал и есть чему поучиться.
• «Строения похожи на черные ящики», — сказал Шукла. «Потому что обычно, когда вы думаете о ДНК, вы думаете о линейном коде из четырех букв. Но это просит вас думать не только о самой последовательности, но и о том, как ДНК может складываться в альтернативные конформации помимо двойной спирали. Это исследование проливает свет на новый аспект биологии генома».

Недавно присоединившийся к Northwestern из LJI, Шукла и его лаборатория сосредоточились на изучении альтернативных структурных конформаций в ДНК.

Исследователи использовали ресурсы усовершенствованного источника света в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, которая является пользовательским центром Управления науки Министерства энергетики США в соответствии с номером контракта DE-AC02-05CH11231.

Среди дополнительных авторов исследования — Чжэнь Донг, Эдахи Гонсалес-Авалос, Цинцин Ян и Кавита Сарма.

Вопрос-ответ

КАК ЖИТЬ С РЕЦИДИВОМ? #tik_tok #cancer #рак

Какие необычные структуры ДНК могут быть связаны с развитием рака?

Необычные структуры ДНК, такие как G-четверки и Z-ДНК, могут быть связаны с развитием рака. Эти структуры могут влиять на стабильность генома и регуляцию генов, что в свою очередь может приводить к мутациям и аномальному клеточному делению.

Как изменения в структуре ДНК влияют на клеточную функцию?

Изменения в структуре ДНК могут нарушать нормальные процессы транскрипции и репликации, что может приводить к неправильной экспрессии генов. Это может вызвать бесконтрольный рост клеток и способствовать развитию опухолей.

Метилирование ДНК в развитии резистентности рака молочной железы_Красильников М.А.

Как можно использовать знания о необычных структурах ДНК для лечения рака?

Исследования необычных структур ДНК могут привести к разработке новых терапий, направленных на восстановление нормальной функции генов или на разрушение опухолевых клеток. Например, можно разрабатывать молекулы, которые специфически нацеливаются на эти структуры, чтобы блокировать их негативное влияние на клеточный цикл.

Советы

СОВЕТ №1

Изучайте основы молекулярной биологии, чтобы лучше понимать, как ДНК и его структуры влияют на здоровье. Знание о том, как работают гены и какие факторы могут их модифицировать, поможет вам осознаннее подходить к вопросам профилактики рака.

СОВЕТ №2

Следите за своим образом жизни: сбалансированное питание, регулярные физические нагрузки и отказ от вредных привычек могут снизить риск мутаций в ДНК. Включите в рацион продукты, богатые антиоксидантами, такие как фрукты и овощи, чтобы поддерживать здоровье клеток.

СОВЕТ №3

Регулярно проходите медицинские обследования и скрининги, особенно если у вас есть наследственная предрасположенность к раку. Раннее выявление изменений в ДНК может значительно повысить шансы на успешное лечение.

СОВЕТ №4

Поддерживайте осведомленность о новых исследованиях в области генетики и онкологии. Научные открытия о необычных структурах ДНК и их связи с раком могут открыть новые горизонты в профилактике и лечении заболеваний.