Как изучение ДНК поможет создать лекарства от рака: исследование ученых

Датские ученые из Университета Копенгагена обнаружили, что клетки могут выживать и размножаться при большем уровне стрессе, чем считалось ранее.

Это было обнаружено путем ингибирования гена ДНК-полимеразы альфа (POLA1), который инициирует репликацию (удвоение) ДНК при делении клетки.

Данное открытие потенциально может использоваться для лечения рака нового типа. Руководитель исследования Луис Толедо считает, что с его помощью можно создать новый набор молекул для борьбы с раком: «По сути, эта новая стратегия направлена на то, чтобы использовать «врожденную» слабость раковых клеток и заставить их разрушаться при делении».

В процессе деления двойная спираль ДНК делится на две нити, как расстегнутая молния. Затем к каждой нити достраивается вторая, и таким образом появляются две новые молекулы ДНК.

Перед достраиванием второй нити первая нить ДНК временно экспонируется в одноцепочечной форме. Хотя традиционно считается, что большое количество одноцепочечной ДНК является признаком патологического стресса во время деления клеток.

Однако в новом исследовании было обнаружено, что ферменты, которые разрезают двойную молекулу на две части, действуют более свободно, чем ожидалось. Это может привести к образованию большого количества одноцепочечной ДНК, что, как показывают исследования, является не более чем формой естественного стресса, который клетки действительно могут переносить в больших количествах.

И все же для длительного существования в такой форме клеткам нужно достаточное количество защитного белка RPA, чтобы покрыть одноцепочечные части ДНК.

«Мы обнаружили, что клетки могут удваивать ДНК даже с большим количеством одноцепочечной ДНК. Клетки при этом нормально делятся и являются здоровыми, поскольку обладают в избытке молекулами RPA, которые действуют как защитный зонт», – отметила ведущий автор исследования Амая Эрсилья.

«Но есть и обратная сторона медали. Когда мы заставляем клетки генерировать одноцепочечную ДНК быстрее, чем может образоваться защитный белок, хромосомы буквально разбиваются на сотни кусочков и репликация прекращается. Мы можем использовать это, например, для уничтожения раковых клеток», – продолжила она.

Ученые также подчеркивают, что в нормальных условиях чрезвычайно сложно истощить запас защитного белка RPA. Тем не менее, они обнаружили «совершенный одноцепочечный генератор ДНК» – ингибитор POLA1, благодаря которому клетки в течение 5 минут образуют одноцепочечную ДНК.

Все клетки могут быть чувствительными к ингибиторам POLA1, включая раковые клетки, и вполне возможно, что эта стратегия будет особенно полезной в борьбе против очень агрессивных и быстро распространяющихся форм рака, заявили ученые.