Ανακαλύφθηκε νέος τύπος βλάβης στο μιτοχονδριακό DNA
Μια άγνωστη μέχρι σήμερα μορφή βλάβης στο μιτοχονδριακό DNA, το μικροσκοπικό «εργοστάσιο» ενέργειας των κυττάρων μας, μπορεί να φωτίσει τον τρόπο που το σώμα μας αντιλαμβάνεται και αντιδρά στο στρες. Τα ευρήματα της μελέτης που ηγήθηκε το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Ρίβερσαϊντ δημοσιεύθηκαν σήμερα στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, και έχουν σημαντικές προεκτάσεις για μια σειρά από ασθένειες που σχετίζονται με μιτοχονδριακή δυσλειτουργία, όπως ο καρκίνος και ο διαβήτης.
Η σημασία του μιτοχονδριακού DNA
Τα μιτοχόνδρια περιέχουν το δικό τους γενετικό υλικό, γνωστό ως μιτοχονδριακό DNA (mtDNA), το οποίο είναι κρίσιμο για την παραγωγή ενέργειας που τροφοδοτεί το σώμα μας, καθώς και για την αποστολή σημάτων εντός και εκτός των κυττάρων. Αν και είναι γνωστό ότι το mtDNA είναι επιρρεπές σε βλάβες, οι επιστήμονες δεν είχαν πλήρη κατανόηση των βιολογικών διαδικασιών που το επηρεάζουν. Η νέα έρευνα αναδεικνύει έναν υπεύθυνο: τα γλουταθιονυλιωμένα DNA (GSH-DNA) αδέντα.
Πώς επηρεάζει η βλάβη το mtDNA
Ένα αδέντα είναι μια χημική ετικέτα που σχηματίζεται όταν μια χημική ουσία, όπως ένας καρκινογόνος παράγοντας, προσκολλάται απευθείας στο DNA. Αν η βλάβη δεν αποκατασταθεί, μπορεί να οδηγήσει σε μεταλλάξεις του DNA και να αυξήσει τον κίνδυνο ασθένειας. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτά τα αδέντα συσσωρεύονται σε επίπεδα έως και 80 φορές υψηλότερα στο mtDNA σε σύγκριση με το DNA του πυρήνα του κυττάρου, υποδεικνύοντας ότι το mtDNA είναι ιδιαίτερα ευάλωτο σε αυτού του είδους τη βλάβη.
Ο Linlin Zhao, κύριος συγγραφέας και αναπληρωτής καθηγητής χημείας στο UCR, εξήγησε ότι το mtDNA αποτελεί μόνο ένα μικρό ποσοστό – περίπου 1-5% – του συνολικού DNA σε ένα κύτταρο. Είναι κυκλικό, περιέχει μόλις 37 γονίδια και κληρονομείται μόνο από τη μητέρα. Αντίθετα, το πυρηνικό DNA (nDNA) είναι γραμμικό και κληρονομείται από και τους δύο γονείς.
Συνέπειες της βλάβης
Το mtDNA είναι πιο επιρρεπές σε βλάβες σε σύγκριση με το nDNA. Κάθε μιτοχόνδριο περιέχει πολλές αντίγραφα του mtDNA, προσφέροντας κάποια προστασία. Ωστόσο, τα συστήματα αποκατάστασης του mtDNA δεν είναι τόσο ισχυρά ή αποτελεσματικά όσο αυτά του πυρηνικού DNA. Ο Yu Hsuan Chen, επικεφαλής ερευνητής και διδακτορικός φοιτητής στο εργαστήριο του Zhao, παρομοίασε το μιτοχόνδριο με τον κινητήρα του κυττάρου.
«Όταν το εγχειρίδιο του κινητήρα – το mtDNA – υποστεί βλάβη, δεν είναι πάντα απλώς ένα ορθογραφικό λάθος, μια μετάλλαξη», δήλωσε ο Chen. «Μερικές φορές, είναι σαν μια κολλητική σημείωση που κολλάει στις σελίδες, δυσκολεύοντας την ανάγνωση και τη χρήση του. Αυτό κάνουν αυτά τα GSH-DNA αδέντα.»
Οι ερευνητές συνέδεσαν τη συσσώρευση αυτών των κολλητικών βλαβών με σημαντικές αλλαγές στη λειτουργία των μιτοχονδρίων. Παρατήρησαν μείωση πρωτεϊνών που είναι απαραίτητες για την παραγωγή ενέργειας και ταυτόχρονη αύξηση πρωτεϊνών που βοηθούν στην αντίδραση στο στρες και στην αποκατάσταση των μιτοχονδρίων, υποδεικνύοντας ότι το κύτταρο προσπαθεί να αντισταθεί στη βλάβη.
Τα ευρήματα της ομάδας ανοίγουν νέες προοπτικές για την κατανόηση ασθενειών. Σύμφωνα με τον Zhao, η ανακάλυψη των GSH-DNA αδέντων ανοίγει ένα νέο πεδίο έρευνας σχετικά με το πώς το κατεστραμμένο mtDNA μπορεί να λειτουργεί ως σήμα στρες. «Προβλήματα με τα μιτοχόνδρια και η φλεγμονή που σχετίζονται με το κατεστραμμένο mtDNA έχουν συνδεθεί με ασθένειες όπως η νευροεκφύλιση και ο διαβήτης», πρόσθεσε. «Όταν το mtDNA είναι κατεστραμμένο, μπορεί να διαφύγει από τα μιτοχόνδρια και να ενεργοποιήσει ανοσολογικές και φλεγμονώδεις αντιδράσεις.»
Η έρευνα υποστηρίχθηκε από επιχορηγήσεις των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας και του UCR.
