"Molekularny płot" chroni przed nowotworami

Od wielu lat wiadomo, że poszczególne geny różnią się poziomem aktywności, lecz wciąż wiemy stosunkowo niewiele na temat mechanizmów decydujących o tym, które fragmenty DNA podlegają w danej komórce aktywnej ekspresji, a które zostają "wyciszone". Nowych, istotnych informacji na ten temat dostarczają badacze z Instytutu Studiów Biologicznych Salk.

Równowaga pomiędzy genami poddawanymi ekspresji i tymi o obniżonej aktywności jest kluczowa dla przeżycia komórki. Widać to np. na przykładzie nowotworów. Do ich rozwoju konieczna jest przewaga czynności genów sprzyjających podziałom komórkowym, zwanych protoonkogenami, nad genami blokującymi ten proces, zwanymi supresorami. Właśnie jednego z tych ostatnich, zwanego p16, dotyczyło studium przeprowadzone przez badaczy z Instytutu Salk.

Jedną z podstawowych form "wyciszania" określonych fragmentów nici DNA jest jej owijanie wokół białek zwanych histonami. Powstaje w ten sposób ściśle skręcony odcinek, zwany heterochromatyną, do którego nie mogą dotrzeć enzymy odpowiedzialne za przetwarzanie informacji genetycznej. Proces ten może doprowadzić np. do "wyłączenia" p16, co sprzyja rozwojowi nowotworu. Niestety, dotychczas nikt nie wiedział, jak dokładnie dochodzi do tego zjawiska.

Przełomowego odkrycia dokonał zespół dr. Michaela Witchera. W pobliżu odcinka DNA zawierającego p16 badacze zidentyfikowali charakterystyczną sekwencję, pełniącą funkcję miejsca wiążącego białko CTCF. Jak określają autorzy, miejsce to pełni rolę "molekularnego płotu", który szczelnie odgradza miejsca powstawania heterochromatyny od odcinków, w których nić DNA pozostaje rozpleciona i aktywna.

Odkrycie naukowców z Instytutu Salk udało się potwierdzić podczas badań nad wieloma typami komórek nowotworowych. Jak wykazała analiza ich DNA, sekwencja wiążąca CTCF, która powinna znajdować się w okolicy genu kodującego białko p16, była w nich nieaktywna z powodu braku charakterystycznej modyfikacji chemicznej zwanej PARlacją (skrót od "poli(ADP-rybozyl)acja"). Efektem było ukrycie tego genu wewnątrz heterochromatyny, przez co komórki nie mogły wytwarzać białka hamującego rozwój nowotworu.

Odkrycie dokonane przez naukowców z Instytutu Salk może pomóc w badaniach nad poszukiwaniem leków, które przywracałyby utraconą aktywność p16, pozwalając komórce na odzyskanie kontroli nad tempem własnych podziałów lub przeprowadzenie procesu "samobójstwa", czyli apoptozy. Oba te procesy byłyby bardzo korzystne z punktu widzenia terapii onkologicznej.

CTCF p16 geny supresorowe protoonkogeny nowotwór heterochromatyna ekspresja genów