Niespodziewana nadzieja w walce z chorobami związanymi z uszkodzeniami DNA

Uszkodzenie DNA w komórkach może prowadzić do powstawania różnego rodzaju chorób genetycznych oraz nowotworów. Naprawa uszkodzeń odbywa się za sprawą pewnego procesu zachodzącego w naszych ciałach, który znakuje białka naprawcze i kieruje je do miejsca, w którym nastąpiło uszkodzenie. Proces ten nosi nazwę ADP-rybozylacji (ADPr), a jego zrozumienie jest kluczowe dla opracowania i rozwoju lepszych sposobów leczenia chorób związanych z uszkodzeniami DNA, wśród których można wymienić między innymi nowotwory. Do niedawna starania naukowców ukierunkowane na badanie mechanizmów molekularnych leżących u podstaw tego procesu napotykały liczne trudności.

Niespodziewanie informacje i dane dotyczące tych mechanizmów udało się uzyskać w ramach badań naukowych wspieranych przez finansowany przez Unię Europejską projekt InVivo_DDR_ADPR. Pierwotnym celem projektu było zmapowanie wszystkich obszarów, w których zachodzi proces ADPr w organizmie nicienia Caenorhabditis elegans, którego genom był pierwszym w historii w pełni zsekwencjonowanym genomem zwierzęcym. Dzięki zmapowaniu tych obszarów, naukowcy zamierzali odkryć wszystkie mechanizmy molekularne biorące udział w naprawie uszkodzeń DNA, jednak już na wczesnym etapie prowadzonych badań odkryli, że znaczniki ADPr mogą również wiązać się z jednym z aminokwasów – seryną, dzięki czemu ujawnili istnienie ADP-rybozylacji seryny (Ser-ADPr), stanowiącej nowy rodzaj znacznika histonowego. Jeśli naukowcom uda się zrozumieć działanie sieci regulujących leżących u podstaw tego procesu, mogą dzięki temu powstać nowe, bardziej skuteczne leki na choroby związane z uszkodzeniami DNA.

„Na pierwszy rzut oka może się to wydawać nieznaczącym szczegółem, jednak w »fabryce» « komórkowej mechanizm ten odgrywa niezwykle ważną rolę”, twierdzi dr Juan José Bonfiglio, badacz laboratorium Matic z ramienia niemieckiego Towarzystwa im. Maxa Plancka na rzecz Rozwoju Nauki będącego koordynatorem projektu, którego wypowiedź została zacytowana w informacji prasowej opublikowanej na stronie internetowej „News Medical”. „To odkrycie można porównać do znalezienia nowej litery alfabetu, który rzekomo znaliśmy od A do Z – w tym przypadku mamy zaś do czynienia z alfabetem, który komórki wykorzystują do przesyłania kluczowych informacji”.

Nowe odkrycia dotyczące reakcji komórki na uszkodzenia DNA

Na podstawie dokonanego odkrycia zespół badawczy opisał podstawy biochemiczne procesu Ser-ADPr, ustalając, w jaki sposób sygnał ADPr jest zapisywany na serynie, a następnie usuwany. Tym samym wykazano, że w przypadku wystąpienia uszkodzeń DNA znakowanie seryny odgrywa kluczową rolę w procesie reakcji komórki na ten czynnik.

Nowe narzędzia opracowane w ramach badań przełożyły się na złożenie dwóch wniosków patentowych, z których jeden uwzględniał nowatorski sposób wytwarzania specyficznych przeciwciał umożliwiających wykrywanie obszarów, w których występuje proces ADPr. „Wierzymy, że nasze narzędzia znajdą zastosowanie nie tylko w realizowanych przez nas projektach, lecz zostaną wykorzystane przez ogół społeczności naukowej”, wyjaśnia dr Bonfiglio.

Odkrycia dokonane dzięki wsparciu projektu InVivo_DDR_ADPR (Decoding the DNA damage signalling in C. elegans by proteomic analyses of ADP-ribosylation) doprowadziły do gruntownego przeglądu naszej wiedzy na temat naprawy DNA. Ponadto osiągnięcia w ramach projektu zapoczątkowały nowe badania naukowe ukierunkowane na lepsze zrozumienie sposobu, w jaki proces ADPr reguluje reakcję organizmu na uszkodzenia DNA. Jeśli dzięki temu uda się odkryć sposoby na usprawnienie naprawy DNA, badania mogą doprowadzić do opracowania lepszych leków na choroby związane z uszkodzeniami genetycznymi, takich jak nowotwory.

Więcej informacji:
strona internetowa laboratorium Matic