Впервые было исследовано, как ядра стволовых клеток и содержащиеся в них молекулы ДНК ведут себя в ответ на механические деформации, которым подвергаются кожа и мышцы человека в повседневной жизни.
Молекулу ДНК растянули механически, но кое-что помешало ее разорвать

Повреждение ДНК ведет к неправильному развитию тканей организма, ужасающим мутациям у потомства, а также раковым заболеваниям. Влияние радиации и химических веществ на целостность генных цепочек, заключенных в клеточные ядра, давно в фокусе исследований ведущих лабораторий мира. Ученые так увлеклись изучением «врагов» ДНК ядерного, атомного и молекулярного размеров, что проигнорировали более тривиальную угрозу из макромира — бытовые механические повреждения.

Возможно, дело в отсутствии поводов, ведь случаи внезапной генетической мутации, вследствие падения с велосипеда, науке не известны. Интерес представляет сам защитный механизм — существует ли он? Сотрудники Института биологии старения Общества Макса Планка с коллегами из других научных центров нашли такой механизм. Статья на эту тему выйдет в майском выпуске журнала Cell.

Чтобы изучить влияние деформации на клеточные ядра и молекулы ДНК, ученые собрали уникальное устройство. Установка имитировала механические напряжения, возникающие в коже и мышцах при различных повреждениях этих тканей. При внешних воздействиях на стволовые клетки, содержащиеся в мышцах и коже, клеточные ядра и молекулы ДНК реорганизовались и… стали мягче.

Изображение с высоким разрешением, показывающее, что растяжение приводит к сморщиванию ядер и перестройке ДНК Изображение с высоким разрешением, показывающее, что растяжение приводит к сморщиванию ядер и перестройке ДНК

«Было интересно осознавать, что мы могли изменять механические свойства ДНК, физически воздействуя на стволовые клетки, — поделились авторы работы, — Если бы эта функция отсутствовала, ДНК стволовых клеток была бы повреждена. Это указывает на то, что мы обнаружили важный защитный механизм живых организмов».

Размягчение ядер и ДНК позволило им вместе со всей тканью ориентироваться в направлении растягивающих внешних сил. После прекращения вынужденной «гимнастики» ее участники возвращались в исходное положение, подобно мышцам ног после шпагата.

Вдохновившись результатами эксперимента, исследователи решили протестировать на «гибкость» раковые клетки. Оказалось, что растяжка не по вкусу ключевым ядерным белкам клеток опухолей. Следует упомянуть, что раковые клетки генетически нестабильны и подвержены частым мутациям. Теперь ученые намерены выяснить, приводят ли дефекты в механизме, защищающем ДНК от механических воздействий, к большей вероятности возникновения ракового заболевания.