În viața de zi cu zi, țesuturile noastre, de exemplu, pielea și mușchii, sunt întinse, trase și comprimate fără a provoca daune celulelor sau ADN-ului. O echipă de cercetători condusă de Sara Wickström de la Institutul Max Planck pentru Biologia Îmbătrânirii și Clusterul de Excelență CECAD de la Universitatea din Köln și Institutul Helsinki pentru Științe ale Vieții de la Universitatea din Helsinki a descoperit acum că celulele se protejează de astfel de stresul nu numai prin deformarea nucleilor celulari, ci și prin înmuierea materialului genetic în sine.

protejează

Protecția codului genetic din ADN-ul nostru este esențială pentru sănătatea umană. Mutațiile în ADN duc la o mare varietate de boli, precum tulburări de dezvoltare sau cancer. "Majoritatea țesuturilor noastre conțin celule stem specifice țesutului, care sunt celule cu viață lungă a căror funcție este critică pentru funcționarea și întreținerea țesuturilor. Datorită duratei lor de viață lungă, este esențial ca genomul acestor celule să fie protejat eficient de mutații pentru a preveni boli precum cancerul ", spune Michele Nava, principalul om de știință al studiului. "Se știu multe despre rolul substanțelor chimice și iradiere în inducerea deteriorării ADN-ului, dar modul în care forțele mecanice afectează ADN-ul și ce fel de mecanisme ar putea exista pentru a ne proteja celulele de aceste daune a fost necunoscut până acum", explică Nava.

Pentru a studia modul în care ADN-ul din celulele stem răspunde la deformarea mecanică, Nava, Miroshnikova și colegii săi au folosit un dispozitiv mecanic special pentru a expune celulele stem ale pielii și ale mușchilor la întinderi mecanice similare pe care le-ar experimenta în interiorul țesuturilor. Ca urmare a întinderii, atât nucleul, cât și ADN-ul s-au reorganizat, dar și-au schimbat proprietățile mecanice și au devenit mai moi. „A fost incitant să ne dăm seama că am putea modifica proprietățile mecanice ale ADN-ului pur și simplu exercitând forțe mecanice asupra celulelor stem. Și mai izbitor a fost că, dacă am preveni experimental această schimbare, celulele stem acum au dobândit leziuni ale ADN-ului, indicând că am descoperit un important mecanism de protecție ", spune Yekaterina Miroshnikova, care a condus studiul împreună cu Nava și Wickström.

Orientându-se spre direcția forței

Intrând mai adânc în mecanismul celular al răspunsului celulelor stem la întindere, Nava, Miroshnikova și colegii săi au constatat că, dacă sunt expuși la întindere mecanică pentru perioade mai lungi de timp, întregul țesut se orientează către direcția forței. Această orientare la scară tisulară a împiedicat deformarea nucleului și a ADN-ului său, permițându-le să-și restabilească starea inițială. Această orientare la nivel de țesut a servit astfel ca mecanoprotecție pe termen lung.