Синтез нуклеотидов, из которых строятся ДНК и РНК, необходим для деления клеток. У животных этот процесс связан с работой митохондрий, отвечающих за клеточное дыхание. При нарушении митохондриального дыхания, что часто встречается при митохондриальных болезнях и некоторых формах рака, клетки теряют способность к размножению. Исследование под руководством Хосе Антонио Энрикеса из Национального центра сердечно-сосудистых исследований (CNIC) показывает, что эту зависимость можно обойти.
Ученые обратили внимание на дрожжи Saccharomyces cerevisiae, способные выживать без кислорода. Они выработали альтернативные пути для производства строительных блоков ДНК. Команда выделила у дрожжей ген, кодирующий фермент ScURA, который поддерживает синтез нуклеотидов независимо от митохондриального дыхания. Вместо кислорода этот фермент использует фумарат — метаболит из питательных веществ. Исследователи ввели этот ген в клетки человека, полученные от пациентов с митохондриальными нарушениями.
Результат эксперимента превзошел ожидания. Обычно такие клетки не могут расти без дополнительных питательных веществ. После внедрения дрожжевого гена они приобрели способность размножаться в стандартной лабораторной среде. Дрожжевой фермент работает в цитозоле и использует альтернативный путь метаболизма, тогда как человеческий аналог связан с митохондриями. Клетки с дефектами продолжили производить нуклеиновые кислоты даже при блокировке дыхательной цепи.
Модифицированные клетки перестали нуждаться в добавлении уридина — вещества, которым лаборатории обычно компенсируют дефекты митохондрий. По словам первого автора исследования Андреа Куртабби, этот инструмент позволяет отделить влияние дисфункции митохондрий на синтез нуклеотидов от других метаболических изменений.
Хосе Антонио Энрикес пояснил, что митохондрии не только производят энергию, но и управляют синтезом ДНК. Если предоставить клетке альтернативный путь, ее пролиферацию можно поддерживать даже при нарушении дыхания. В будущем команда планирует проверить результаты на других моделях заболеваний и подготовить подход к доклиническим испытаниям, чтобы приблизиться к улучшению терапии для людей с митохондриальными нарушениями.
Ранее Наука Mail рассказывала, что у известной молекулы нашли способность замедлять старение.
