Το μεγάλο μυστήριο που έλυσαν οι βιολόγοι

Φως έριξαν βιολόγοι στον μοριακό μηχανισμό  χάρη στον οποίο τα ανθρώπινα κύτταρα αναχαιτίζουν τον επαναδιπλασιασμό του DNA ή τη δημιουργία επιπλέον επιβλαβών αντιγράφων του DNA. Η ανακάλυψη αυτή εκτιμάται ότι θα βοηθήσει και στην αντιμετώπιση του καρκίνου.

Οι επιστήμονες διαπίστωσαν πως μια  πρωτεΐνη που προετοιμάζει το DNA για αντιγραφή εμποδίζει επίσης τη διαδικασία αντιγραφής να ξεφύγει από τον έλεγχο, όπως επισημαίνει σε σχετική ανάρτησή του  στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης ο ομότιμος καθηγητής Γενετική Κωνσταντίνος Τριανταφυλλίδης.

Οι ανώτεροι οργανισμοί διαθέτουν ένα πολύπλοκο σύστημα σημείων ελέγχου και «αδειοδότησης» πρωτεϊνών για να διασφαλίσουν ότι αντιγράφουν το γονιδίωμά τους ακριβώς μία φορά πριν από την κυτταρική διαίρεση, όπως εξηγεί ο καθηγητής. Πριν την κυτταρική διαίρεση, οι πρωτεΐνες αδειοδότησης προσκολλώνται σε συγκεκριμένες περιοχές του DNA, χαρακτηρίζοντάς τις ως αφετηρίες αντιγραφής. Όταν αρχίζει η φάση σύνθεσης DNA του κυτταρικού κύκλου, αφετηρία της αναπαραγωγής αποτελούν οι αδειοδοτημένες τοποθεσίες και αρχίζει ή «πυροδοτείτε» μόνο μία φορά, σύμφωνα με το τρέχον μοντέλο.

Μέχρι τώρα οι επιστήμονες δεν γνώριζαν ότι «ο  ίδιος παράγοντας που επιτρέπει να συμβεί αυτή η αδειοδότηση υποβαθμίζεται μετά την ενεργοποίηση αυτών των σημείων αναπαραγωγής». Διαφορετικά κίνδυνος θα υπήρχε αυτές οι μηχανές αδειοδότησης  να «φορτώσουν» σε DNA που έχει ήδη αντιγραφεί, να πολλαπλασιαστούν τα αντίγραφα, να χάσουν την ακεραιότητα του γονιδιώματος και να πεθάνουν ή να γίνουν καρκινικά.

Για την κατανόηση του μηχανισμού, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μικροσκόπιο με τη βοήθεια υπολογιστή για να παρακολουθήσουν χιλιάδες αναπτυσσόμενα κύτταρα ταυτόχρονα, εντοπίζοντας  τα αναπαραγόμενα κύτταρα στην πράξη και αναλύοντας τις δραστηριότητες των παραγόντων αδειοδότησης και αναπαραγωγής τους. Ειδικότερα βρέθηκε πως «ένας πολύ γνωστός παράγοντας αδειοδότησης, ο CDT1, όχι μόνο επιτρέπει σε ένα τμήμα του DNA να γίνει αρχή αντιγραφής, αλλά λειτουργεί και ως τροχοπέδη για την αντιγραφή του DNA, εμποδίζοντας τη λειτουργία ενός βασικού ενζύμου αντιγραφής που ονομάζεται ελικάση CMG» επισημαίνει ο κ. Τριανταφφυλίδης.

Προκειμένου να αρχίσει η σύνθεση του DNA, τα ένζυμα του κυττάρου πρέπει πρώτα να διασπάσουν τον παράγοντα CDT1. Στην έρευνα διαπιστώθηκε ότι «… Ο ίδιος ο παράγοντας αδειοδότησης CDT1 εμποδίζει και την εξέλιξη της σύνθεσης του DNA». Οι επιστήμονες  κατάφεραν να εντοπίσουν που τα ανθρώπινα κύτταρα αδειοδοτούν δεκάδες χιλιάδες σημεία αντιγραφής του DNA στη φάση G1 και στη συνέχεια πρέπει να σταματήσουν κάθε αδειοδότηση πριν από τη σύνθεση DNA στη φάση S για να αποτρέψουν τον επαναδιπλασιασμό και την αστάθεια του γονιδιώματος που προκύπτουν όταν χορηγείται άδεια προέλευσης σε αναδιπλασιασμένο DNA .Ως ασφαλιστική δικλίδα φαίνεται πως λειτουργεί η λιγάση ουβικιτίνης E3 CRL4Cdt2 η οποία «αρχίζει να υποβαθμίζει τον παράγοντα αδειοδότησης CDT1 μόνο μετά την πυροδότηση προέλευσης.  Η έρευνα έδειξε ότι «ο παράγοντας CDT1 αναστέλλει τη σύνθεση του DNA κατά τη διάρκεια μιας περιόδου επικάλυψης όταν ο CDT1 εξακολουθεί να υπάρχει μετά την πυροδότηση εκκίνησης».

Επί του θέματος διευκρινίζεται ότι «ο παράγοντας CDT1 αναστέλλει τη σύνθεση του DNA καταστέλλοντας την ελικάση CMG στις διχάλες αντιγραφής και η σύνθεση του DNA ξεκινά μόλις αποικοδομηθεί ο παράγοντας CDT1» σημειώνει ο καθηγητής. Το εύρημα ανατρέπει το μοντέλο που είχε επικρατήσει ότι τα ανθρώπινα κύτταρα αποτρέπουν την επαναδιπλασιασμό διαχωρίζοντας αυστηρά την αδειοδότηση από την πυροδότηση, η αδειοδότηση και η πυροδότηση επικαλύπτονται και τα κύτταρα διαχωρίζουν την αδειοδότηση από τη σύνθεση DNA.