Imati višak hromozoma je tipično problem za organizam i može poremetiti razvoj ili izazvati bolest. Ali neke ćelije imaju koristi umesto toga. Na primer, ćelije raka ili patogeni kvasci mogu koristiti dodatne hromozome da izbegnu lečenje i postanu otporni na lekove.
Tim istraživača sa Charite-Universitatsmedizin Berlin je sada dešifrovao kako kvasci uspevaju da nadoknade genetski disbalans. Njihovi nalazi, objavljeni u časopisu Priroda, mogli bi doneti nove pristupe u suočavanju sa tumorima otpornim na lečenje ili gljivičnim infekcijama.
Tipična zdrava ljudska ćelija ima tačno dve kopije od 23 hromozoma, gde se čuvaju sve genetske informacije osobe. Ako dođe do greške tokom deobe ćelije, što dovodi do tri ili više kopija hromozoma, to je previše dobra stvar. Geni prisutni na duplikatu hromozoma se „čitaju“ sve češće, tako da se njihovi proizvodi — proteini — nagomilavaju do abnormalnih nivoa.
Ovo može poremetiti razvoj organizma, kao u slučaju trisomija poput Daunovog sindroma, ili uopšte učiniti organizam neodrživim. Ovo čini aneuploidiju, medicinski izraz za abnormalni broj hromozoma, čestim uzrokom pobačaja.
Iznenađujuće, međutim, postoje i ćelije i organizmi koji su naučili da se nose sa viškom gena i čak imaju koristi od toga. Neke ćelije raka, na primer, mogu iskoristiti dodatne hromozome za bolju odbranu od lekova protiv tumora i nastaviti da rastu uprkos lečenju.
Aneuploidija je takođe veoma česta kod kvasaca, vrste jednoćelijske gljive: procenjuje se da jedna petina svih prirodnih sojeva pekarskog ili vinskog kvasca Saccharomices cerevisiae ima abnormalan skup hromozoma.
Istraživači su godinama proučavali kako ove ćelije uspevaju da se izbore sa dodatnim hromozomima. Istraživačka grupa na čelu sa prof. Markusom Ralserom, direktorom Instituta za biohemiju u Šariteu, sada je pronašla ranije nepoznati mehanizam kompenzacije zasnovan na jednoj vrsti kvasca.
„Uspeli smo da pokažemo da aneuploidne ćelije kvasca koje se pojavljuju u prirodi ublažavaju štetno opterećenje proteinima tako što brže razmenjuju sve proteine“, objašnjava Ralser.
Za svoju studiju, istraživači su uporedili „genetski zdrave“ sojeve kvasca sa sojevima kod kojih je aneuploidija indukovana u laboratoriji i drugima koji su bili izolovani iz širokog spektra ekoloških niša širom sveta i koji su po prirodi imali abnormalan broj hromozoma. Za razliku od sojeva uzgojenih u laboratoriji, prirodni su morali duže da se naviknu na višak hromozoma.
Za svaki od približno 800 proučavanih sojeva, istraživači su odredili aktivnost gena i količinu svih proteina. Da bi to uradili, koristili su masenu spektrometriju, metodu koja se može koristiti za merenje stotina proteina iz jednog uzorka.
Analiza ovih ogromnih količina podataka pokazala je da je većina sojeva koji su dugo bili aneuploidni kompenzovala proteine kodirane dodatnim hromozomom, što znači da su ovi proteini bili prisutni na nivoima sličnijim zdravim kvascima.
Zatim je tim proučavao kako su kvasci to postigli. „Naši podaci pokazuju da je sistem koji se zove proteazomski sistem pojačan, što znači da je mašina za ćelijsku reciklažu aktivnija“, objašnjava dr Julija Mincner, prvi autor studije, koja radi na Institutu za biohemiju u Šariteu.
„Dakle, ćelije sa dodatnim hromozomima rade punom snagom, proizvodeći mnogo, ali su takođe brže u razbijanju tih proizvoda.“
To smanjuje količinu dodatnih proteina, iako je i promet drugih proteina brži. Istraživači sumnjaju da ćelije imaju još jedan način da stabilizuju proteine bez viška tako da nisu preterano desetkovani.
Istraživači se nadaju da se nova otkrića mogu koristiti kao pristup borbi protiv tumora otpornih na lečenje i gljivičnih infekcija. Kao i ćelije raka, patogeni kvasci poput Candida albicans takođe mogu postati otporni na lekove ako imaju dodatne hromozome. Gljivične infekcije koje se više ne mogu lečiti mogu biti fatalne.
„Na primer, bilo bi zamislivo da se koriste lekovi za usporavanje razgradnje proteina u ćelijama kako bi se one vratile na suočavanje sa povećanim opterećenjem proteina“, kaže Ralser.
„To bi mogao biti način da se spreči otpornost na lečenje.“ Da bi ovaj pristup funkcionisao, ćelije raka i patogeni kvasci bi morali da primenjuju princip sličan onom koji se nalazi u Saccharomices cerevisiae da bi tolerisali aneuploidiju. Saznanje toga je sledeći cilj istraživačke grupe.“
