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组织在机械压力下保护它们的DNA

组织在机械压力下保护它们的DNA

在日常生活中,我们的组织,例如皮肤和肌肉,被拉伸、拉伸和压缩,而不会对细胞或DNA造成损伤。为首的一组研究人员Sara Wickstrom马克斯普朗克研究所的老化的生物学和卓越CECAD集群科隆和赫尔辛基大学生命科学研究所赫尔辛基大学现在已经发现细胞保护自己免受这些压力不仅细胞核变形,而且软化遗传物质本身。

保护我们DNA中的遗传密码对人类健康至关重要。DNA突变会导致多种疾病,如发育障碍或癌症。“我们的大多数组织都含有组织特异性干细胞,这是一种长寿细胞,其功能对组织功能和维持至关重要。由于它们的寿命很长,有效地保护这些细胞的基因组不受突变的影响,以预防癌症等疾病,这一点至关重要,”该研究的首席科学家米歇尔·纳瓦(Michele Nava)说。纳瓦解释说:“关于化学物质和辐射在诱导DNA损伤中的作用,我们已经知道了很多,但是机械力是如何损伤DNA的,以及存在什么样的机制来保护我们的细胞不受这种损伤,到目前为止还不知道。”

为了研究干细胞中的DNA是如何对机械变形做出反应的,纳瓦、米罗什尼科娃及其同事使用了一种特殊的机械装置,使皮肤和肌肉干细胞暴露在与它们在组织内经历的类似的机械拉伸中。由于拉伸,细胞核和DNA都重新组织了,但也改变了它们的机械性能,变得更软了。“我们可以通过对干细胞施加机械力来改变DNA的机械性质,这一发现让人兴奋。更惊人的是,如果我们通过实验阻止这种变化,干细胞现在就会受到DNA损伤,这表明我们已经发现了一种重要的保护机制,”叶卡捷琳娜·米罗什尼科娃(Yekaterina Miroshnikova)说,她与纳瓦和维克斯托姆一起领导了这项研究。

使自己朝向力的方向

在深入研究干细胞对拉伸反应的细胞机制时,纳瓦、米罗什尼科娃和同事们发现,如果在机械拉伸中暴露的时间更长,整个组织就会向力的方向运动。这种组织尺度的定位阻止了细胞核和它的DNA的变形,使它们恢复到原来的状态。这种组织水平的定向因此成为长期的机械保护。

最后,研究人员还注意到,由于关键核蛋白水平的差异,癌细胞对机械拉伸的敏感性不如健康干细胞。“有趣的是,定义癌症的两个核心特征是它们的遗传不稳定性,即频繁获得新的突变,以及它们对外部信号控制的不敏感性。”该实验室未来的一个主要目标是了解这个新发现途径中的缺陷如何促进癌症形成,以及癌症如何利用这些机制来逃脱组织的控制机制,”Sara Wickstrom说。

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