Ученые нашли механизм клеточной защиты от чужеродного ДНК

На модерации Отложенный

Все животные, растения и грибы являются эукариотами, то есть их клетки содержат ДНК в специальном отсеке, называемом ядром. Но некоторая часть клеточной ДНК существует за пределами этой структуры, в заполненном жидкостью теле клетки, называемом цитоплазмой. Кроме того, в цитоплазму может попасть чужеродный генетический материал вирусов и бактерий.

Ученые не до конца понимают, как эти свободно плавающие кусочки генетического материала удерживаются вдали от ядра и почему они быстро разлагаются, если чертежи этого материала не используются для создания белков.

Но в недавнем исследовании исследователи выявили уникальную структуру, которая может помочь объяснить, как клетки могут удерживать эту ДНК подальше от ядра.

Эта ДНК заключена в невиданной ранее структуре, которую исследователи назвали «эксклюзивной». Исследователи предполагают, что процесс, который эта возможная новая органелла или специализированный клеточный отсек использует для улавливания ДНК, может быть связан с тем, как развивалось ядро в ранних эукариотических клетках.

По словам исследователей, полученные результаты могут пролить свет на то, как клетки реагируют на захватчиков, а также на развитие рака и аутоиммунных заболеваний.

«Если ДНК попадает в человеческую клетку, то у клетки появляется защитная система - ДНК захватывается цитоплазмой», — поясняет старший автор исследования Рут Крошевски, руководитель группы в Институте биохимии ETH Zurich в Швейцария, которая опубликовала информацию о научном открытии в сентябре в журнале Molecular Biology of the Cell .

Крошевски и ее коллеги ввели крошечные петли ДНК, называемые плазмидами, в различные типы человеческих клеток, включая клетки, выращенные из донорской ткани, и клетки HeLa — первую «бессмертную» клеточную линию, полученную из раковых клеток женщины по имени Генриетта Лакс. Они обнаружили, что в каждом случае вокруг плазмиды образуется двойная мембрана, образующая структуру, которую они называют эксклюзивной.

Внутри структуры они также обнаружили генетический материал, кодирующий теломеры, «колпачки» на концах хромосом, которые защищают ДНК от разрушения. Эта теломерная ДНК может образовать кольца, которые плавают вокруг клетки.

Как и ядро, эксклюзивома имеет двойную мембрану и некоторые из тех же белков. Но ему не хватает других элементов, таких как комплексы ядерных пор — структуры, которые пропускают в ядро только молекулы. Исследователи также обнаружили, что эксклюзивомы оставались в клетке на протяжении нескольких циклов клеточного деления, но не попадали в новые клетки, образующиеся в этом процессе.

По словам Крощевски, процесс захвата плазмид может быть эволюционным пережитком клеточного механизма, который помог сформировать первые ядерные мембраны вокруг хромосомной ДНК..

Крощевски считает, что этот механизм также может играть роль в аутоиммунных заболеваниях. Если ДНК патогена остается в клетке еще долгое время после того, как захватчик ее ввел, клетка может считать, что инфекция все еще существует и с ней необходимо бороться.