Vědci učinili převratný objev pro pochopení metastazování nádorů či stárnutí

Vědci z Ústavu molekulární a translační medicíny (ÚMTM) lékařské fakulty se podíleli na objevu nového mechanismu, kterým buňka „vnímá“ mechanické vibrace. Spolu s partnery z tuzemska i zahraničí tak učinili významný krok k pochopení procesů metastazování nádorů, migrace kmenových buněk a stárnutí. Studii v červenci publikoval jeden z nejprestižnějších světových biomedicínských časopisů Cell.

Hlavním protagonistou objevu je protein ATR, kináza známá jako klíčový senzor poškození DNA, která následně spouští komplikovanou kaskádu biochemických reakcí vedoucích k její opravě a zástavě buněčného cyklu. Správná funkce této kaskády je nezbytná pro zachování stability genomu a zabránění vzniku mutací vedoucích až k nádorové transformaci. Tuto dobře známou roli vědci doplnili o zcela nový poznatek. Zjistili, že kdykoliv buňky čelí mechanickému stresu, ať už v důsledku nitrobuněčných procesů či v důsledku vnějších tlaků, ATR tyto mechanické vibrace vnímá, aktivuje se a přesouvá se do oblasti bezprostředně obklopující buněčné jádro.

Enzym ATR pomáhá buňkám zvládnout krize

„Podobně jako kotevní lana drží loď na místě, je chromatin, tedy komplex DNA a proteinů tvořících jadernou hmotu, připoután k jaderné membráně. Tato ukotvení pomáhá ATR kináza při mechanickém stresu ´odepnout´,“ uvedl Peter Vanek z ÚMTM. Enzym ATR tak brání potrhání jemných jaderných struktur a zároveň plní funkci spouštěče buněčných reakcí typických pro DNA poškození. Tím pomáhá buňce zvládnout krizovou situaci.

Při buněčné migraci, která je běžná například v časném embryonálním vývoji organismu, pro kmenové buňky regenerující stárnoucí či poškozené tkáně, ale také pro metastatické formy nádorů, je míra mechanického stresu mimořádně vysoká. ATR tak pravděpodobně představuje klíčový modulátor těchto procesů, bez nichž se buňka s mechanickým stresem neumí vypořádat.

„Z tohoto hlediska pak biochemická kaskáda proteinů aktivovaná ATR, včetně samotné kinázy, představuje možný cíl využitelný například v diagnostice a léčbě metastatických forem nádorů nebo některých degenerativních chorob provázejících stárnutí organismu,“ doplnil Vanek.

Výsledek multidisciplinární spolupráce

Nová zjištění o buněčném enzymu ATR, který experti již léta znají coby ochránce genomu a zkoumají jej pro jeho schopnost potlačovat vznik a růst nádorů, umožnilo propojení několika oborů a vědeckých pracovišť. Vedle ÚMTM a Ústavu molekulární genetiky Akademie věd ČR v Praze se na výzkumu podílely i výzkumné instituty v Miláně (Fondazione Istituto di Oncologia Molecolare), Singapuru (National University of Singapore) a Dánsku (Danish Cancer Society Research Center). Objev je výsledkem multidisciplinární spolupráce s použitím technik a znalostí pokročilé mikroskopie, molekulární biologie, mechanického inženýrství a elektrofyziologie. Podílely se na něm laboratoře vedené profesorem Marcem Foianim z Milána a profesorem Jiřím Bártkem, který působí i v ÚMTM.

Vědecká práce představuje jeden z převratných vhledů do problematiky. Deformovatelnost neboli plastičnost je jednou z důležitých, ale zároveň velmi málo prozkoumaných charakteristik buněk. Umožňuje buňkám nejen přežít různé formy mechanického stresu. Ale zároveň je i nezbytným předpokladem buněčné migrace, kdy buňky nuceně procházejí skrz velmi úzké otvory napříč tkáněmi v organismu. V současné době jsou molekulární mechanismy provázející mechanickou deformaci buněk do značné míry nejasné.