החוקרים חשפו מנגנון שלא היה ידוע בעבר שגן על הכרומוזום מסתיים ממתקן בטעות על ידי התא. בעוד שתיקון ה- DNA חיוני להישרדות, ניסיונות לתקן את קצוות הכרומוזום – המכונה טלומרים – יכולים להיות תוצאות קטסטרופליות לתאים. המחקר, שפורסם ב טֶבַעמגביר את ההבנה כיצד מתפתחים סרטן ומחלות נדירות מסוימות. זה הובל על ידי חוקרים באוניברסיטת לינקופינג בשבדיה ובמכון לחקר הסרטן בבריטניה.
תאים עוקבים כל הזמן אחר ה- DNA שלהם. סליל DNA שמסתיים בפתאומיות הוא אות לכך ש- DNA נפגע קשה – לפחות ברוב המקרים.
נזק ה- DNA החמור ביותר שתא יכול לסבול הוא כאשר סליל DNA מתפרק בשני חלקים. "
פרנסיסקה לוטרסברגר, פרופסור חבר, אוניברסיטת לינקופינג
בדרך כלל, התאים ינסו לתקן מייד את כל הנזק ל- DNA. הדילמה היא שלכרומוזומים שלנו יש מטרות שנראות ממש כמו DNA שבור. אם התאים היו "מתקנים" אותם, מחפשים סוף רופף נוסף שיצטרף אליהם, זה יוביל לאיחוי בין שני כרומוזומים או יותר, מה שהופך את התא לרגיש להפוך לתא סרטן.
לפיכך, יש להגן על הקצוות הכרומוזומים – המכונים טלומרים – ממכונות תיקון ה- DNA של התא.
"אני מאוד מעוניין בעובדה שהתאים צריכים לתקן כל העת נזקי DNA כדי להימנע ממוטציות, מוות תאים וסרטן, ובמקביל, אסור להם לתקן את הקצוות הכרומוזומים בטעות מכיוון שזה יביא לאותה תוצאה קטסטרופלית. מה ההבדל בין DNA פגום לבין הסוף הטבעי?
למרות שאסור לתקן את הטלומרים כאילו היו DNA שבור, ניתן למצוא כמה חלבוני תיקון DNA בקצוות הכרומוזום. צוות המחקר של פרנסיסקה לוטרסברגר הראה בעבר כי חלבון תיקון מפתח, חלבון DNA קינאז (המכונה DNA-PK) מסייע בעיבוד הטלומרים ובהגנה עליהם מפני השפלה. אך כיצד מונע מ- DNA-PK בו זמנית לנסות לתקן את קצות ה- DNA הבוטים הללו נותר תעלומה עד כה.
בשיתוף עם ד"ר מקס דאגלס במכון לחקר הסרטן בבריטניה, החוקרים הראו כי לשני חלבונים אחרים, הנקראים RAP1 ו- TRF2, יש תפקיד חשוב בוויסות ה- DNA-PK.
"אנו מראים גנטית, ביוכימית ומבנית כיצד החלבון RAP1, שהביא לטלומרים על ידי TRF2, מבטיחים על ידי אינטראקציה ישירה ש- DNA-PK לא 'מתקן' את הטלומרים", אומר פרנסיסקה לוטרסברגר, שהוביל את החלק הגנטי של המחקר.
תפקידם של הטלומרים בתהליכים כמו התפתחות והזדקנות לסרטן, ומה שקורה כאשר הם לא עובדים כראוי, יש מדענים מעוניינים זה מכבר. מחלות הנגרמות כתוצאה מהפרעות בתחזוקת הטלומרים הן נדירות, אך חמורות מאוד, וכוללות הזדקנות מוקדמת, מחסור בתאי הדם הנקראים אנמיה אפלסטית ופיברוזיס בריאות.
במחצית מהמקרים, המחלה מוסברת על ידי מוטציה ידועה המשפיעה על יציבות הטלומר, אך במקרים רבים אין כיום הסבר רפואי ידוע מדוע האדם חולה. פרנסיסקה לוטרסברגר מקווה שממצאיה יסייעו בהגדרת המנגנון הביולוגי מאחורי מקרים לא מוסברים יותר.
המחקר שלהם רלוונטי גם במחקר סרטן. מצד אחד, "תיקון" לא הולם של טלומרים יכול לעורר אירועים קטסטרופלים המובילים להצטברות מוטציות וסרטן. בצד השני, תאי סרטן לרוב יעילים פחות בתיקון נזק ל- DNA בהשוואה לתאים רגילים. חולשה זו מנוצלת בטיפולי סרטן וטיפולים רבים הורגים תאי גידול על ידי גרימת נזק ל- DNA או עיכוב תיקון, או שניהם.
במילים אחרות, הידיעה כיצד תאים מווסתים את תיקון ה- DNA והגנה על הטלומרים יש השפעה הן על מניעה וטיפול בסרטן. ההבנה המוגברת של אילו חלבונים ממלאים תפקידים מרכזיים בתהליכים סלולריים אלה יכולה לטווח הארוך לתרום לאסטרטגיות טיפול מדויקות וממוקדות יותר.
התמיכה הכספית במחקר ניתנה על ידי, בין היתר, אגודת הסרטן השוודית, מועצת המחקר השבדית וקרן קנוט ואליס וולנברג. פרנסיסקה לוטרסברגר עובדת במרכז וולנברג לרפואה מולקולרית באוניברסיטת לינקופ, שם היא עמית WCMM.
