Мастната тъкан и увреждането на ДНК на клетките
Пълните с мазнини липидни капчици, много по-малки от мастните клетки, могат потенциално да пробият и повредят ядрото на клетката, което води до повишено увреждане на ДНК, свързано със заболявания като рак. Изследователи от Университета на Пенсилвания са публикували в Journal of Cell Biologyноваторска работа върху физиката, а не върху биохимията на тези капчици, разкривайки, че те са потенциална заплаха за ядрото на клетката. Откритието противоречи на традиционните възгледи за мазнините, наблягайки на физическите им свойства в микромащаби, а не само на метаболитните им функции.
Залогът на техните открития е голям: разкъсаното ядро може да доведе до повишено увреждане на ДНК, което е характерно за много заболявания, включително рак.
Мазнините са важен компонент на човешкото тяло, който има отношение към съхранение и освобождаване на енергия, регулирането на хормоните и имунната функция и, разбира се в метаболизма на тялото.
Напълнените с мазнини липидни капчици, малки сфери от мазнина много пъти по-малки от мастните клетки, са все по-голям обект на научен интерес. Проучванията започнаха да изясняват участието на липидните частици в метаболитните функции и клетъчната защита в много различни типове клетки, но все още не знаем почти нищо за физическата природа на мазнините.
През последните десетилетия тревожното нарастване на метаболитните заболявания – като сърдечно-съдови заболявания, високо кръвно налягане и диабет – фокусира научното внимание върху биологията и химията на мазнините, което води до изобилие от информация за това как работят мастните клетки.
„Интуитивно хората смятат мазнините за меки“, коментира Денис Дишер (Dennis E. Discher), водещ автор на проучването от Университета на Пенсилвания. „И на клетъчно ниво е така. Но при този малък размер на капката – с размери само няколко микрона, а не голямата стотици микрона зряла мастна клетка – тя престава да бъде мека. Формата й има много по-голяма кривина, огъвайки други обекти много остро. Това променя нейната физика в клетката. Тя може да се деформира. Може да повреди. Може да се спука.“
„Представете си“, добавя Ирена Ивановска (Irena Ivanovska) от Лабораторията по молекулярна и клетъчна биофизика в Университета на Пенсилвания, „да се опитвате да спукате балон с юмрук. Невъзможно. Можете да деформирате балона, но няма да го пробиете. Сега си представете, че се опитвате да го спукате с химикалка. Това е разликата между мастната клетка и клетка с малки мастни капчици в тялото. Това е фундаментална физическа разлика, а не метаболитна.“
Работата на екипа се основава на десетилетие фундаментални изследвания, включително водещи приноси на Ивановска, в поведението на ядрените протеини, които придават на ядрото неговите защитни структурни качества. Тези протеини са динамични, променящи се нива, за да отговорят на тяхната механична среда и да осигурят това, от което се нуждае ядрото, за да поддържа своята цялост.
„Има постоянен процес на възстановяване на уврежданията на ДНК, който протича в клетките“, разказва Ивановска. „За да се случи това, ядрото трябва да има достатъчно протеини за възстановяване на ДНК. Ако ядрото се разкъса, тези протеини се разпръскват и не могат да поправят щетите своевременно. Това причинява натрупване на увреждане на ДНК и потенциално може да доведе до ракова клетка.“
Клетката живее в динамична физическа и механична среда, където нещата могат да се объркат и се объркват. Но също така има армия от молекулярни помощници, които винаги работят, за да го поддържат и ремонтират.
„Проблемът идва, когато ядрото е компрометирано – от токсини, прекомерно излагане на ултравиолетови лъчи или тези пълни с мазнини липидни капчици. Тогава има силен потенциал за увреждане на ДНК и това става с последствия за здравето“, отбелязва Дишер
Справка: “Small lipid droplets are rigid enough to indent a nucleus, dilute the lamina, and cause rupture” by Irena L. Ivanovska, Michael P. Tobin, Tianyi Bai, Lawrence J. Dooling and Dennis E. Discher, 22 May 2023, Journal of Cell Biology.
DOI: 10.1083/jcb.202208123По публикацията работи Петър Димитров
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Източник: The physics of fat droplets reveal DNA danger, University of Pennsylvania School of Engineering and Applied Science
