Znajdź zawartość

Po raz pierwszy uzyskano bezpośredni dowód na związki między paleniem a zmianami epigenetycznymi w genach zapobiegających rozwojowi choroby nowotworowej. Od jakiegoś czasu wiadomo, że u kobiet z rakiem szyjki macicy występuje więcej modyfikacji epigenetycznych, czyli odwracalnego przyczepiania grup metylowych (-CH3), w antyonkogenie p16, który bierze udział w hamowaniu guzów. Mając to na uwadze, Yuk Ting Ma z Uniwersytetu w Birmingham przeanalizował wymazy z szyjki macicy, pobrane w ciągu 4 lat od 1075 kobiet. Wykrył metylację p16 w komórkach szyjki macicy 37% palaczek i tylko 9,3% kobiet niepalących. U pań, które zaczęły palić w uwzględnionym 4-letnim okresie, metylacja p16 zachodziła 3,7 razy częściej niż u osób niesięgających po tytoń. Co ważne, u 13 z 19 palaczek z modyfikacją epigenetyczną genu p16, które rzuciły palenie w czasie studium, metylacja zanikła. Ekipa analizowała przypadki kobiet w wieku od 15 do 19 lat, które pierwotnie zrekrutowano pod kątem badania przedrakowych zmian w komórkach szyjki (naukowcy przyglądali się wewnątrznabłonkowej neoplazji szyjki macicy).

Golce, zwane także nagimi szczurami, nie są co prawda najpiękniejszymi zwierzętami na Ziemi, lecz oporności na rozwój nowotworów możemy im co najwyżej pozazdrościć. Co jednak decyduje o tej niezwykłej właściwości? Oprócz wyjątkowej dbałości o jakość białek (pisaliśmy na ten temat niecały rok temu), ich komórki posiadają jeszcze co najmniej jedną unikalną cechę: zdolność do hamowania własnych podziałów w reakcji na zagęszczanie się struktury tkanki, będące efektem ubocznym rozrostu nowotworowego. Nagie szczury (Heterocephalus glaber) są jedynymi znanymi zwierzętami dożywającymi 30 lat, u których jak dotąd nie stwierdzono - pomimo licznych badań - przypadków nowotworów. Naukowcy z University of Rochester twierdzą, że poznali molekularny mechanizm współodpowiedzialny za tę unikalną właściwość. Zespół Very Gorbunovej zainteresował się nietypowym zjawiskiem oporności fibroblastów (komórek tworzących włókna tkanki łącznej) golców na hodowanie w warunkach in vitro. Jak zaobserwowano, rozwój hodowli zatrzymywał się całkowicie już po osiągnięciu niewielkiego zagęszczenia komórek. Zjawisko to, polegające na znacznie szybszym niż u innych gatunków zatrzymaniu wzrostu po napotkaniu innych komórek, nazwano wczesną inhibicją kontaktową (ang. early contact inhibition). Zjawisko inhibicji kontaktowej występuje prawdopodobnie u wszystkich ssaków, stwierdzono je także u człowieka. Wynika ono z aktywności białka p27, biorącego udział w regulacji tempa replikacji komórek. Okazało się jednak, że sama aktywność p27 nie wystarczała do wyjaśnienia niezwykłej oporności komórek golców na nowotworzenie. Podczas dalszych dociekań udało się ustalić, że u nagich szczurów mechanizm wczesnej inhibicji kontaktowej jest regulowany przez zupełnie inne białko, zwane p16. Jest ono aktywne także u ludzi, lecz tylko u przedstawicieli H. glaber posiada zdolność do powstrzymywania replikacji z tak wielką czułością na napotkanie innych komórek. Wygląda na to, że duet p27-p16 stanowi więc podwójną barierę przed powstawaniem lokalnych zagęszczeń struktury tkanki, charakterystycznych dla bardzo wczesnych etapów rozwoju nowotworu. Jesteśmy przekonani, że podstawowa warstwa ochrony zapewniona przez ten podwójny system inhibicji kontaktowej przyczynia się do wyjątkowej oporności nagiego szczura na nowotwory, podsumowują w streszczeniu wyników badań ich autorzy. Z całością pracy można się zapoznać dzięki czasopismu Proceedings of the National Academy of Sciences.

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.