Новооткрит мини-орган в клетките на бозайници е капан, който се затваря около малки пръстени от ДНК. Учените смятат, че това може да е вградена защитна система за генома и реликва от времето преди сложните клетки.
Всички животни, растения и гъби са такива еукариотни, което означава, че техните клетки съдържат тяхната ДНК в специално отделение, наречено ядро. Но част от ДНК на клетката съществува извън тази структура, в пълното с течност тяло на клетката, наречено цитоплазма. В допълнение, чужд генетичен материал от вируси и бактерии може да се инжектира в цитоплазмата.
Учените не разбират напълно как тези свободно плаващи части от генетичен материал се държат далеч от ядрото или защо бързо се разграждат, ако чертежите в този материал не се използват за производството на протеини.
Но в скорошно проучване изследователите идентифицираха уникална структура, която може да помогне да се обясни как клетките могат да държат тази ДНК далеч от ядрото.
Невижданата досега структура, която изследователите нарекоха „ексклузивна“, обхваща тази ДНК. Изследователите спекулират, че процесът, който този възможен нов органел или специализирано клетъчно отделение използва за улавяне на ДНК, може да бъде свързан с това как се е развило ядрото в ранните еукариотни клетки.
Свързани: Учените откриват нов орган в гърлото
Констатациите биха могли да хвърлят светлина върху това как клетките реагират на нашественици и върху развитието на рак и автоимунни състояния, казаха изследователите.
„Ако ДНК влезе в човешка клетка, тогава клетката има … защитна система“, което означава, че „ДНК се улавя в цитоплазмата“, каза старши автор на изследването Рут Крошевскиръководител на група в Института по биохимия в ETH Zurich в Швейцария, който беше публикуван през септември в списанието Молекулярна биология на клетката.
Kroschewski и нейните колеги въведоха малки бримки от ДНК, наречени плазмиди, в различни видове човешки клетки, включително клетки, отгледани от дарени тъкани и HeLa клетки – първата „безсмъртна“ клетъчна линия, получена от раковите клетки на жена на име Хенриета Лакс. Те откриха, че във всеки случай се образува двойна мембрана около плазмида, образувайки структурата, която те наричат ексклузив.
В структурата те откриха и генетичен материал, който кодира теломери, „шапките“ в края на хромозомите, които предпазват ДНК от унищожаване. Тази теломерна ДНК може да бъде откъсната в пръстени, които се носят около клетката.
Подобно на ядрото, ексклузивът има двойна мембрана и някои от същите протеини. Но му липсват други елементи, като комплекси от ядрени пори – структури, които позволяват само избрани молекули в ядрото. Изследователите също така установиха, че ексклюзивите остават в клетката през няколко кръга на клетъчно делене, но не се озовават в новите клетки, направени в този процес.
Процесът на улавяне на плазмиди може да бъде еволюционна реликва на клетъчната машина, която е помогнала за формирането на първите ядрени мембрани около хромозомната ДНК, каза Крошевски. Но ексклузивите изглеждат уникални с това, че улавят само генетичен материал, който клетката смята за потенциално опасен или ненужен.
Ексклузомите също могат да играят роля при автоимунно заболяване, каза Крошевски. Ако ДНК на патогена остане в клетката дълго след инжектирането от нашественика, това може да каже на клетките, че все още има инфекция, която трябва да се бори.
Биргит Регенберг, професор по биология в университета в Копенхаген, която не е участвала в изследването, каза, че ексклюзивите имат някои прилики с микроядра или структури, които се образуват около хромозомна ДНК, която завършва извън ядрото по време на клетъчното делене. Въпреки това, изследователите разграничиха ексклузомите от микроядрата, защото те се образуват в различна точка от клетъчния цикъл и не съдържат хромозомна ДНК.
Разбирането как клетките реагират на ДНК извън хромозомите може да бъде от решаващо значение за разбирането на връзката между плазмидите и рака, каза Регенберг. Пръстените на теломерната ДНК са свързани с рака, защото не се свиват с клетъчното делене, както обикновено, и могат да позволят неопределено клетъчно делене, което е отличителен белег на болестта.
„Знаем, че раковите и туморните клетки, те ще носят голям товар от кръговата ДНК“, каза тя пред Live Science. „И това в някои случаи е активно задвижване на туморите.“