Πιθανός ρόλος του «άχρηστου» DNA στη γήρανση και στον καρκίνο

Το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από τρισεκατομμύρια ζωντανά κύτταρα. Γερνάει μαζί με τα κύτταρα αυτά. Αυτό συμβαίνει όταν αυτά τα κύτταρα σταματάνε να διπλασιάζονται και να διαιρούνται. Οι επιστήμονες εδώ και καιρό γνωρίζουν τα γονίδιά που επηρεάζουν πως τα κύτταρα γερνάνε και πόσο ζουν οι άνθρωποι, αλλά ο ακριβής μηχανισμός παραμένει άγνωστος. Ευρήματα από μια νέα μελέτη ερευνητών του πανεπιστημίου της Washington, έχει λύσει ένα μικρό κομμάτι αυτού του παζλ, φέρνοντας την επιστημονική κοινότητα ένα βήμα πιο κοντά στο να λύσουν το μυστήριο της γήρανσης.

Μια ερευνητική ομάδα με υπεύθυνο τον Jiyue Zhu, καθηγητή στο College of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, πρόσφατα ταυτοποίησαν μια συγκεκριμένη περιοχή στο DNA γνωστή ως VNTR2, η οποία φαίνεται πως επηρεάζει την λειτουργία του γονιδίου της τελομεράσης, το οποίο έχει αποδειχθεί πως σταματάω τη γήρανση σε μερικούς τύπους κυττάρων. Η μελέτη αυτή δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Το γονίδιο τελομεράσης ελέγχει την λειτουργία του ενζύμου τελομεράσης, το οποίο εμπλέκεται στην παραγωγή των τελομερών που βρίσκονται στα τέλη της κάθε αλυσίδας του DNA προστατεύοντας τα χρωμοσώματα μέσα στα κύτταρα μας. Στο υγιή κύτταρα, το μάκρος των τελομερών γίνεται όλο και πιο μικρό κάθε φορά που τα κύτταρα διπλασιάζουν του DNA τους πριν την Κυτταρική διαίρεση. Όταν τα τελομερή γίνεται πολύ κοντά, το κύτταρα δεν μπορούν πλέον να αναπαραχθούν, οδηγώντας τα στη γήρανση και τελικά στον θάνατο. Παρόλα αυτά, σε μερικούς τύπος κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων των κυττάρων αναπαραγωγής και τα καρκινικά κύτταρα, η το γονίδιο τελομεράσης φροντίζει έτσι ώστε τα τελομερή να επανέρχονται στο αρκτικό τους μήκος κάθε φορά που το DNA αντιγράφεται.

Με αυτόν τον τρόπο κάθε φορά τα ρολόι της γήρανσης επανεκκινείται στους νέους απογόνους αλλά αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο τα καρκινικά κύτταρα μπορούν να πολλαπλασιάζονται χωρίς έλεγχο και δημιουργούν όγκους.

Γνωρίζοντας πως το γονίδιο τελομεράσης ρυθμίζεται και ενεργοποιείται και για ποιο λόγο είναι ενεργό μόνο σε μερικούς τύπους κυττάρων, θα μπορούσε κάποια μέρα να αποτελέσει το κλειδί στο να κατανοήσουμε πως οι άνθρωποι γερνάνε αλλά και πως να σταματήσουμε την εξάπλωση του καρκίνου.

Έτσι, ο Zhu έχει επικεντρωθεί τα τελευταία 29 χρόνια της καριέρας του σαν επιστήμονας αποκλειστικά στη μελέτη αυτού του γονιδίου. Ο Zhu δήλωσε πως τα τελευταία ευρήματα της ομάδας του δείχνουν πως το VNTR2-1 που βοηθάει στην λειτουργία του γονιδίου τελομεράσης, είναι ιδιαιτέρως σημαντικό λόγω της συγκεκριμένης αλληλουχίας DNA την οποία αντιπροσωπεύει. Περίπου 50% του γονιδιώματος μας αποτελείται από επαναλαμβανόμενο DNA το οποίο δεν κωδικοποιεί για κάποια πρωτεΐνη, όπως είπε ο Zhu. Αυτές οι αλληλουχίες DNA έχουν την τάση να θεωρούνται «άχρηστο» DNA ή μαύρη ύλη στο γονιδίωμα μας, και είναι δύσκολες στη μελέτη τους. Η έρευνα μας περιγράφει ότι ένα από αυτά τα κομμάτια έχει κάποια λειτουργία καθώς ενισχύει την δραστηριότητα του γονιδίου τελομεράσης.

Η ανακάλυψη τους βασίζεται σε μια σειρά πειραμάτων τα οποία βρήκαν πως η διαγραφή της συγκεκριμένης αλληλουχίας DNA από τα καρκινικά κύτταρα, σε ποντίκια αλλά και σε ανθρώπους, οδήγησε σε μειωμένο μήκος των τελομερών, στη γήρανση των κυττάρων αλλά και στην παύση της ανάπτυξης των όγκων. Συνεπώς, διεξήγαγαν μια έρευνα στην οποία κοίταξαν το μήκος της αλληλουχίας στα δείγματα DNA από Καυκάσιους και Αφροαμερικανούς υπεραιονώβιους και από συμμετέχοντες στην έρευνα Georgia Centenarian Study, η οποία ερεύνησε μια ομάδα ανθρώπων ηλικίας 100 ετών και άνω μεταξύ του 1988 και του 2008. Οι ερευνητές βρήκαν ότι το μήκος της αλληλουχίας κυμαινόταν από 53 αντίγραφα του DNA και έφτανε μέχρι και τα 160.

Το μήκος διαφέρει πολύ και η μελέτη μας δείχνει πως το γονίδιο τελομεράσης είναι πιο ενεργό σε ανθρώπους με μακρύτερη αλληλουχία βάσεων, δήλωσε ο Zhu. Από τη στιγμή που οι πολύ κοντές αλληλουχίας βρέθηκαν σε Αφροαμερικάνους συμμετέχοντες, η προσοχή των ερευνητών στράφηκε στην ομάδα αυτή και έτσι βρήκαν πως υπήρχαν σχετικά λίγοι υπεραιωνόβιοι με κοντή αλληλουχία VNTR2-1. Όμως, ο Zhu τόνισε πως αξίζει να σημειωθεί το ότι μια πιο κοντή αλληλουχία δεν σημαίνει απαραίτητα μειωμένη διαρκείας ζωής, απλά υποδηλώσει πως αφού το γονίδιο τελομεράσης είναι λιγότερο ενεργό, το μήκος του τελομερούς θα είναι μικρότερο το οποίο μειώνει τις πιθανότητες εμφάνισης καρκίνου.

Τα ευρήματα μας υποδεικνύουν πως η αλληλουχία VNTR2-1 συμβάλλει στη γενετική ποικιλομορφία του πως γερνάμε και πως εμφανίζουμε καρκίνο. Ξέρουμε πως το ογκογονίδια,τα γονίδια του καρκίνου, και τα γονίδια καταπίεσης όγκων δεν είναι αποκλειστικά υπεύθυνα για την ανάπτυξη. Ο Zhu συνέχισε λέγοντας πως η έρευνα τους έδειξε πως το πεδίο αυτό είναι πολύ πιο περίπλοκο από μια απλά μετάλλαξη ενός ογκογονιδίου και αποτελεί ισχυρό κίνητρο για να διευρύνουμε την έρευνα μας και να μελετήσουμε σε βάθος το «άχρηστο» DNA.

Υπογράμμισε πως από τη στιγμή που ο Αφροαμερικάνικος πληθυσμός βρίσκεται στις Ηνωμένες πολιτείες για πολλές γενιές, πολλοί από αυτούς έχουν κληρονομήσει μέρος της αλληλουχίας αυτής από τους Καυκάσιους προγόνους τους.

Ως επόμενο βήμα, αυτός και η ομάδα του ελπίζει να έχει τη δυνατότητα να μελετήσει την αλληλουχία αυτή σε ένα Αφρικανικό πληθυσμό.

Πηγή:

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/07/210723105258.htm