Физици разкриват скрита заплаха за ДНК от мастните капки

Ваня Милева Последна промяна на 31 август 2023 в 00:00 5521 0

Прилепнала клетка в култура, пълна с мастни капчици, илюстрира възможна вдлъбнатина на ядрото. Мастни капчици с различен размер деформират ядрото и променят плътността на ядрената обвивка в местата на вдлъбнатини с висока кривина.

Кредит Journal of Cell Biology

Прилепнала клетка в култура, пълна с мастни капчици, илюстрира възможна вдлъбнатина на ядрото. Мастни капчици с различен размер деформират ядрото и променят плътността на ядрената обвивка в местата на вдлъбнатини с висока кривина.

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.

Това откритие противоречи на традиционните възгледи за мазнините, наблягайки на физическите им свойства в микромащаби, а не само на метаболитните им функции.

Мазнините служат като основен компонент на човешкото тяло, като функционират не само като механизъм за съхранение и освобождаване на енергия, но също така играят централна роля в регулирането на хормоните и имунната функция.

Мазнините са нормална и необходима част от тялото. Мастните клетки съхраняват и освобождават енергия, както и играят важна роля в хормоналната регулация и имунитета.

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.

Но мастните клетки и техните метаболитни дейности са само част от историята.

Липидни капчици в живи клеткиЛипидни капчици в живи клетки. Кредит: Wikimedia Commons

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.

Сега изследователи от Университета на Пенсилвания са публикували новаторска работа върху физиката, а не върху биохимията на тези капчици, разкривайки, че те са потенциална заплаха за ядрото на клетката. В августовския брой на Journal of Cell Biology те са първите, които откриват изненадващата способност на пълните с мазнини липидни капчици да нарязват и пробиват ядрото, органелата, която съдържа и регулира ДНК на клетката.

Залогът на техните открития е голям: разкъсаното ядро ​​може да доведе до повишено увреждане на ДНК, което е характерно за много заболявания, включително рак.

"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."

Изследването на екипа преформулира научното изследване на мазнините, като подчертава, че ролята на мазнините в тялото е много повече от просто число на кантара.

"Мазнините работят в мащаби, по-малки от клетката, и представляват физически рискове за клетъчните компоненти, дори на ниво ДНК", уточнява Майкъл Тобин (Michael Tobin) от катедрата по биоинженерство на Университета на Пенсилвания.

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.202208123

Източник: The physics of fat droplets reveal DNA danger, University of Pennsylvania School of Engineering and Applied Science

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !