Οι ερευνητές του Ινστιτούτου Hubrecht στην Ουτρέχτη των Κάτω Χωρών και το MRC Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας στο Cambridge του Ηνωμένου Βασιλείου ανακάλυψαν έναν νέο τρόπο με τον οποίο το ανθρώπινο σώμα επισκευάζει τις βλάβες του DNA που προκαλούνται από προϊόν αποδόμησης αλκοόλ.
Αυτή η γνώση υπογραμμίζει τη σχέση μεταξύ κατανάλωσης αλκοόλ και καρκίνου. Οι ερευνητικές ομάδες της Puck Knipscheer και του Ketan J. Patel συνεργάστηκαν σε αυτή τη μελέτη και δημοσίευσαν τα αποτελέσματα στο επιστημονικό περιοδικό Nature στις 4 Μαρτίου.
Το DNA μας είναι ένας καθημερινός στόχος για ένα φράγμα ζημιών που προκαλούνται από ακτινοβολία ή τοξικές ουσίες όπως αλκοόλ. Όταν το αλκοόλ μεταβολίζεται, σχηματίζεται ακεταλδεΰδη. Η ακεταλδεΰδη προκαλεί ένα επικίνδυνο είδος βλάβης του DNA – τη διασταυρούμενη διασύνδεση (ICL) – που συγκρατεί τα δύο σκέλη του DNA.
Ως αποτέλεσμα, εμποδίζει την κυτταρική διαίρεση και την παραγωγή πρωτεϊνών. Τελικά, μια συσσώρευση βλάβης ICL μπορεί να οδηγήσει σε κυτταρικό θάνατο και καρκίνο.
Άμυνα κατά της βλάβης του DNA
Ευτυχώς, κάθε κύτταρο στο σώμα μας διαθέτει μια εργαλειοθήκη με την οποία μπορεί να επιδιορθώσει αυτό το είδος βλάβης στο DNA. Η πρώτη γραμμή άμυνας εναντίον του ICL που προκαλείται από την ακεταλδεΰδη είναι το ένζυμο ALDH2, το οποίο καταστρέφει σε μεγάλο βαθμό την ακεταλδεΰδη προτού προκαλέσει οποιαδήποτε βλάβη.
Ωστόσο, δεν κερδίζουν όλοι από αυτό το ένζυμο – περίπου το ήμισυ του ασιατικού πληθυσμού, πάνω από 2 δισεκατομμύρια άνθρωποι παγκοσμίως, έχουν μετάλλαξη στο γονίδιο που κωδικοποιεί αυτό το ένζυμο. Επειδή δεν είναι σε θέση να σπάσουν την ακεταλδεΰδη, είναι πιο επιρρεπείς στην ανάπτυξη καρκίνου που σχετίζεται με το αλκοόλ.
Νέα γραμμή άμυνας
Οι επιστήμονες από τις ομάδες της Puck Knipscheer (Hubrecht Institute) και του Ketan J. Patel (MRC Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας) μελέτησαν τη δεύτερη γραμμή άμυνας κατά των αλκοολούχων ICL: μηχανισμοί που αφαιρούν τις βλάβες από το DNA.
Οι ερευνητές μελέτησαν αυτούς τους μηχανισμούς χρησιμοποιώντας εκχυλίσματα πρωτεϊνών που προέρχονται από τα αυγά του νεογνού αφρικανικού αφρικανικού ονυχοφόρου βατράχου (Xenopus laevis), ένα ζωικό μοντέλο που χρησιμοποιείται συνήθως στην έρευνα της βιολογίας. Χρησιμοποιώντας αυτά τα εκχυλίσματα για την επιδιόρθωση ενός ICL που σχηματίζεται από την ακεταλδεΰδη, ανακάλυψαν την ύπαρξη δύο μηχανισμών που επιδιορθώνουν την ICL βλάβη: την προηγούμενη γνωστή διαδρομή αναιμίας Fanconi (FA) και μια νέα, ταχύτερη οδό.
Αυτοί οι δύο μηχανισμοί διαφέρουν ο ένας από τον άλλο: στο μονοπάτι FA το κομμάτι DNA κόβεται για να αφαιρεθεί το ICL, ενώ τα ένζυμα στην πρόσφατα ανακαλυφθείσα διαδρομή κόβουν την ίδια την διασταυρούμενη σύνδεση.
Ειδικές ζημιές
Με αυτή την έρευνα, οι επιστήμονες παρέχουν μια μηχανιστική κρυφή ματιά στην επισκευή της βλάβης του DNA. «Γνωρίζουμε τώρα ότι υπάρχουν πολλοί τρόποι με τους οποίους το σώμα μπορεί να επισκευάσει ICL’s στο DNA», λέει η συγγραφέας Puck Knipscheer. Πιστεύει ότι αυτός ο τύπος έρευνας μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση της θεραπείας για καρκίνο που σχετίζεται με το αλκοόλ. «Πριν όμως μπορέσουμε να το κάνουμε αυτό, πρέπει πρώτα να μάθουμε πώς ακριβώς λειτουργεί αυτός ο νέος μηχανισμός για την επισκευή του ICL».
Επιστημονικό Άρθρο:
Michael R. Hodskinson, Alice Bolner, Koichi Sato, Ashley N. Kamimae-Lanning, Koos Rooijers, Merlijn Witte, Mohan Mahesh, Jan Silhan, Maya Petek, David M. Williams, Jop Kind, Jason W. Chin, Ketan J. Patel, Puck Knipscheer. Alcohol-derived DNA crosslinks are repaired by two distinct mechanisms. Nature, 2020.
