Відкриття оборонного механізму може допомогти зупинити рак до його поширення.
Ракові клітини швидко збільшують енергію, коли фізично стискаються, згідно з дослідженням у Природні комунікації. Цей негайний сплеск енергії – це перша задокументована оборонна реакція, яка допомагає клітинам відновити ДНК пошкодити і терпіти переповнені умови всередині людського тіла.
Результати допомагають пояснити, як ракові клітини переживають механічні проблеми, такі як повзання через мікросередовище пухлини, ковзання в пористі кровоносні судини або не вистачає сил крові. Визначення цього механізму може вказувати на стратегії, які утримують ракові клітини, перед їх поширенням.
Дослідники Центру геномної регуляції (CRG) у Барселоні виявили ефект, використовуючи спеціалізований мікроскоп, який стискає живі клітини приблизно до трьох мкм у ширину, приблизно на один тридцятий діаметр волосся людини. Вони зауважили, що протягом декількох секунд від стиснення мітохондрії в клітинах HeLa переміщувались на поверхню ядра і забезпечили додатковий АТФ, молекулярне джерело енергії, що використовується клітинами.
“Це змушує нас переосмислити роль мітохондрій у людському організмі. Вони не ці статичні батареї, що живлять наші клітини, але більше схожі на Agile перших реагуючих, які можна викликати в аварійних ситуаціях, коли клітини буквально натискають на межу”,-каже доктор Сара Сдельсі, співавторний автором дослідження.
Ореол мітохондрій
Мітохондрії утворили ореол настільки щільний, що ядро пролилося всередину. Явище спостерігалось у 84 відсотках обмежених клітин раку HeLa, порівняно з практично жодним у плаваючих, нестиснених клітинах. Дослідники посилаються на структури “NAMS” для мітохондрій, пов’язаних з ядром.
Щоб з’ясувати, що зробили NAMS, дослідники розгорнули флуоресцентний датчик, який освітлюється, коли АТФ потрапляє в ядро. Сигнал злетів приблизно на 60 відсотків протягом трьох секунд після стискання клітин. “Це чітка ознака, що клітини пристосовуються до штаму і переробляють їх метаболізм”,-каже доктор Фабіо Пеццано, співавторний автор дослідження.
Подальші експерименти виявили, чому сплеск потужності має значення. Механічне видавлення ставить ДНК у стрес, хапаючи нитки та заплутаючи геном людини. Клітини покладаються на екіпажі з ремонту АТФ, щоб послабити ДНК та досягти зламаних ділянок, щоб поправити пошкодження. Утиснуті клітини, які отримували додатковий приріст АТФ, відремонтована ДНК протягом декількох годин, тоді як ті, хто не переставали ділитися належним чином.
Для підтвердження актуальності для захворювання дослідники також досліджували біопсії грудного віку у 17 пацієнтів. NAM -ореоли з’явилися в 5,4 відсотка ядер на інвазивних фронтах пухлини проти 1,8 відсотка в щільному ядрі пухлини, трирічна різниця. “Побачивши цей підпис у біопсіях пацієнтів, переконав нас у актуальності поза лабораторною лавкою”,-пояснює доктор Рітобрата (Ріто), співавтор дослідження.
Клітинний ешафот позаду NAMS
Дослідники також змогли вивчити клітинну інженерію, що робить можливим мітохондріальний поспіх. Актинові нитки, ті самі білкові кабелі, які дозволяють м’язам згинати, складати навколо ядра, тоді як ендоплазматичний ретикулум кидає сітчасту сітку. Комбінований ешафот, досліджуючи, фізично захоплює NAMS на місці, утворюючи галоподібну структуру. Коли дослідники обробляли клітини латрукуліном А, препарат, який демонструє актин, утворення НАМ обвалилася, а приплив АТФ відступив.
Якщо метастатичні клітини залежать від сплеску АТФ, орієнтованих на НАМ, препарати, що блокують ешафот, можуть зробити пухлини менш інвазивними без широкого отруєння мітохондрій та щадних здорових тканин. “Механічні реакції на стрес-це недооцінена вразливість ракових клітин, які можуть відкрити нові терапевтичні проспекти”,-каже доктор Верена Рупрехт, співвідповідаюча автор дослідження.
Хоча дослідження розглядало ракові клітини, автори дослідження наголошують на тому, що явище, ймовірно, є універсальним явищем у біології. Імунні клітини, що стискаються через лімфатичні вузли, нейрони, що розширюють гілки та ембріональні клітини під час морфогенезу, відчувають подібні фізичні сили.
“Де б клітини не опинилися під тиском, підвищення ядерної енергії, ймовірно, захищає цілісність геному”, – підсумовує доктор Сдельчі. “Це абсолютно новий шар регуляції в клітинній біології, що відзначає фундаментальний зсув нашого розуміння того, як клітини переживають інтенсивні періоди фізичного стресу”.
Reference: “Mitochondria-derived nuclear ATP surge protects against confinement-induced proliferation defects” by Ritobrata Ghose, Fabio Pezzano, Rémi Badia, Savvas Kourtis, Ilir Sheraj, Shubhamay Das, Antoni Gañez Zapater, Upamanyu Ghose, Sara Musa-Afaneh, Lorena Espinar, Albert Кол-Манцано, Катя Парапатика, Сашка Іванова, Паула Санчес-Ферндондес-де-Ланда, Драгана Радівоєвікдж, Валерія Вентуріні, Стефан Візер, Антоніо Зорзано, Андре С. Мюллер, Верена Рупрехт та Сара Сіделі, 302 липня, 302 липня, 30. Природні комунікації.
Doi: 10.1038/s41467-025-61787-x
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня ScitechDaily.
Слідкуйте за нами в Google, Discover та News.
