Znajdź zawartość

Jednym z zaskoczeń pierwszych badaczy kodu DNA było odkrycie, że tylko część genomu organizmów jest użyteczna. Użyteczne bowiem części kodu (kodujące, inaczej egzony) poprzedzielane są u eukariotów częściami niekodującymi (intronami), które u człowieka stanowią większość genomu. Uznając je za zbędne pozostałości ewolucji nadano im nawet nazwę „śmieciowego DNA". Pytanie, dlaczego nie zostało ono wyeliminowane, długo pozostawało otwarte, zwłaszcza, że podczas ekspresji genów i wytwarzania protein i peptydów introny muszą najpierw zostać wycięte, aby umożliwić poprawne działanie. Dopiero później stwierdzono, że introny pełnią jednak pewną rolę w mechanizmie regulacji syntezy białek. Pozostało jednak pytanie: dlaczego jedne organizmy eukariotyczne mają ledwie garstkę intronów, zaś u innych stanowią one większość genomu (u człowieka jest ich ponad 180 tysięcy)? Nieco światła na tę tajemnicę rzucają badania naukowców z University of Veterinary Medicine w Wiedniu. Ashley Farlow, Eshwar Meduri i Christian Schlötterer z Institute of Population Genetics na tej uczelni uważają, że to skutek wewnętrznej rywalizacji dwóch sposobów naprawy uszkodzonego DNA, jakie stosuje żywy organizm. Przerwana nić DNA może zostać odtworzona na dwa sposoby. Pierwszy, zwany homologiczną rekombinacją, daje gwarancję pełnego i poprawnego odtworzenia pierwotnej wersji, jest jednak czasochłonny i energochłonny. Dlatego istnieje alternatywny, prostszy sposób - połączenie zerwanych końców bez żadnej korekcji błędów. Nie daje on gwarancji pełnej poprawności, ale jest szybki i niezasobożerny. Te dwa szlaki naprawcze istnieją jednocześnie i mogą rywalizować o dostęp do naprawianego fragmentu DNA. W ewolucji gatunków zidentyfikowano okresy nasilonego przyrostu ilości niekodujących sekwencji i okresy, kiedy ilość intronów się zmniejszała. Tłumaczono to zazwyczaj zmieniającą się ewolucyjną presją środowiska. Tymczasem według zespołu Farlow jest to skutek właśnie rywalizacji tych dwóch metod naprawczych: homologicznej i niehomologicznej, ponieważ uszkodzenie sekwencji DNA może powodować zarówno pojawienie się nowych intronów, jak i utratę istniejących. Zatem w szczególnych okolicznościach szybciej ich ubywa, niż przyrasta. Z tej samej przyczyny ich ilość tak bardzo różni się u różnych organizmów. Badania obszarów DNA z których „wypadały" sekwencje niekodujące u much i robaków potwierdzają tę hipotezę.

Choć komórki, w których doszło do uszkodzenia DNA, uruchamiają procesy regeneracji i naprawy materiału genetycznego już po kilku minutach od wykrycia defektu, informują o swoim uszkodzeniu dopiero po kilkudziesięciu godzinach - odkryli badacze z Buck Institute for Age Research. System wzajemnego informowania się przez komórki o uszkodzeniach ich DNA jest kluczowy dla bezpieczeństwa organizmu i chroni go m.in. przed nowotworami. Okazuje się jednak, że proces ten, uznawany dotychczas za bardzo szybki, działa w rzeczywistości znacznie wolniej, niż sądzono. Gdy w typowej komórce dojdzie do uszkodzenia, jej pierwszą reakcją, uruchamianą już po kilku minutach, jest aktywacja systemów naprawy DNA. Jeżeli defekt nie zostanie szybko skorygowany, komórka uruchamia jeden z dwóch mechanizmów: blokadę podziałów komórkowych lub apoptozę, czyli "komórkowe samobójstwo". Jeżeli komórka przeżyje, a mimo to nie zostanie przywrócone jej prawidłowe działanie, do otoczenia wysyłane są sygnały odpowiedzialne za aktywację stanu zapalnego i reakcji układu immunlogicznego. Właśnie tej "ostatniej linii obrony" postanowili przyjrzeć się badacze z instytutu Buck, kierowani przez dr Judith Campisi. Wraz z dr. Francisem Rodierem oraz innymi członkami zespołu dr Campisi hodowała ludzkie komórki, a następnie celowo wywoływała w nich uszkodzenia DNA. Jak wykazano w eksperymencie, sytuacja taka powoduje niemal natychmiastową aktywację systemów naprawy DNA, lecz wyrzut substancji zapalnych z uszkodzonych komórek następuje dopiero po 24, a nawet po 48 godzinach. Myślimy, że komórka daje sobie samej czas na naprawę własnego DNA zanim zaalarmuje układ odpornościowy o problemie, interpretuje wyniki doświadczenia dr Rodier. Badacz dodaje przy tym, że "podniesienie alarmu" zachodzi na zupełnie nowej, nieznanej drodze. Może to oznaczać, że ewolucja wyposażyła ludzkie komórki w zdublowany mechanizm ochrony przed niepożądanymi zjawiskami, takimi jak nowotwory czy rozległe mutacje, a to - przynajmniej teoretycznie - podwaja szansę na wykrycie zagrożenia i jego eliminację. Z dokonanego odkrycia można wysnuć dwa niemal przeciwstawne wnioski. Z jednej strony możemy się cieszyć z istnienia dodatkowego mechanizmu pozwalającego np. na szybkie wykrycie i zniszczenie komórek nowotworowych. Niestety, oznacza to jednocześnie, że jeżeli komórka przetrwa atak układu odpornościowego, będzie wytwarzała znaczne ilości substancji prozapalnych, co może z kolei prowadzić do... rozwoju nowotworów. W praktyce oznacza to tylko jedno: uzyskanie cennej odpowiedzi spowodowało powstanie lawiny nowych pytań, na które będzie można odpowiedzieć tylko dzięki kolejnej serii badań.