В новом исследовании ученые обнаружили, что кольцевая ДНК в раковых клетках делает их агрессивными. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature.
Актуальность проблемы
Дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, кодирует информацию не только по своей последовательности, но и по форме. ДНК человека обычно образует длинные, скручивающиеся двойные спирали генетического материала. Примерно 3 миллиарда пар оснований, организованных в 23 пары хромосом, чудесным образом размещены в каждом ядре клетки, каждая из которых имеет в среднем всего 6 микрометров в диаметре. У людей и других эукариотических организмов нормальная ДНК упаковывается в ядро клетки, плотно оборачивая его вокруг тесно сгруппированных кластеров белковых комплексов, называемых гистоновыми октамерами. Раковые клетки имеют некоторые общие черты с бактериями, которые содержат кольцевую ДНК, считают учёные.
Материалы и методы обследования
Чтобы изучить, как функционирует кольцевая ДНК, исследовательская группа разработала топографически обоснованные круговые карты онкогенной внехромосомной ДНК.
Результаты научной работы
Опираясь на предыдущую научную работу, ученые из Университета Калифорнии в Сан – Диего (UC San Diego) обнаружили, что в раковых клетках большое количество кольцевых ДНК, которые изменяют способ экспрессии онкогенов, связанных с раком, способствуют агрессивному злокачественному поведению и играют ключевую роль в способности опухолей быстро развиваться и противостоять химиотерапии, облучению и другим видам лечения.
«Форма раковой ДНК отличается от нормальной ДНК, и это имеет действительно важные последствия как для нашего понимания биологии рака, так и для клинического воздействия», — объясняет автор исследования Пол Мишель (Paul Mischel).
Ученые обнаружили, что кольцевая ДНК является высокодоступной, что дает больше точек доступа и областей, где генетическая информация может быть быстро транскрибирована и экспрессирована. Эта особенность позволяет опухолевым клеткам генерировать огромное количество стимулирующих рост онкогенов, быстрее развиваться и более активно реагировать на изменяющуюся среду и потенциальные угрозы. Короткие фрагменты кольцевой ДНК, кодирующие гены рака, встречаются гораздо чаще, чем предполагалось ранее. Короткие фрагменты кольцевой ДНК обнаруживаются почти в половине случаев рака у человека, но редко в нормальных клетках — и, вероятно, играют ключевую роль в развитии опухолей.
Ранее считалось, что внехромосомная кольцевая ДНК встречается редко, но в новом исследовании ученые обнаружили, что кольцевая ДНК играет центральную роль в лекарственной устойчивости некоторых опухолей головного мозга, позволяя опухолям быстро изменять количество содержащихся в них онкогенов, и определять, что клетка превращается в опухолевую клетку. Это открытие удивило ученых-биологов, которые долгое время уделяли больше внимания тому, какие гены способствуют развитию рака, а не где эти гены находятся.
Авторы другого исследования утверждают, что метаболическое кодирование ДНК поможет анализировать диету человека.
