DNS-hibajavítás és Nobel díj
2015 október 12., 20:36
Miért ritkán rákos az elefánt (és a csupasz turkáló)?
Ha nagyon leegyszerűsítve nézzük, a rákos daganatok kialakulásának logikája viszonylag egyszerű: az idő előrehaladtával, különböző külső (pl. UV sugárzás) és belső (pl. sejtosztódáshoz kapcsolódó DNS-másolás) hatások miatt, a sejtek mutációkat szednek össze, amelyek egy része hatástalan lesz, de egy másik része a sejtek osztódását és belső milliőjét szabályozó géneket érint és ez utóbbiak következményeként létrejöhetnek kontrollálatlan osztódásba kezdő sejtklónok, amelyek idővel a vándorlás (metasztázis) képességét is elsajátítják.
Ebből a logikából az is látszik, hogy minél tovább él egy élőlény, annál inkább megnő a rák kialakulásának kockázata (ez például embereknél jól meg is figyelhető), illetve minél több sejtből áll egy állat, azzal párhuzamosan szintén kockázat-növekedést kell látnunk. De a valóság az, hogy nem látunk ilyen egyszerű összefüggést és ezt nevezzük Peto paradoxonának.
A paradoxon azonban egyben lehetőség is: hiszen ha megértjük, miért tudják egyes állatok nálunk hatékonyabban kikerülni a daganatos megbetegedéseket, talán egyszer magunk is jobban léphetünk fel az egyik legkevésbé gyógyítható emberi kór ellenében.
Az egyik élőlény, amelyik az utóbbi időben nagyobb figyelmet kapott az elefánt. A vastagbőrű nagy mérete és viszonylag hosszú élettartama miatt jó poszter-élőlénye Peto paradoxonának, hiszen - állatkerti megfigyelések szerint - csak az elefántok 5%-a pusztul el rákban, szemben az emberek közel 20%-val.
A Journal of American Medical Association (JAMA) pár nappal ezelőtti cikke szerint az elefántok rákrezisztenciájának egyik lehetséges oka abban kereshető, hogy a sejtciklus szabályozását sokkal szigorúbb kontroll alatt tartják p53 fehérjéik révén, mint sok más emlős faj.
Unalmasnak tűnő neve ellenére a p53-nál kutatottabb fehérjét nehéz elképzelni. Már hosszú évek óta több száz fős konferenciákon osztják meg a kutatók legújabb eredményeiket csak ennek az egy molekulának a biológiájáról. Ami persze nem véletlen, mert a p53 nem akármilyen molekula, hanem a sejt egyik legárgusabb őre, amelyik a DNS nagyobb sérülésekor (pont elkerülendő egy tévedésekkel terhelt és ezért veszélyes hibajavítási próbálkozást) inkább, egy előre beprogramozott sejthalál folyamatot beindítva, a pusztulásba taszítja a sejtet. Épp ezért, ha a p53 sérül, mutálódik, annak gyakran daganatos elváltozás a következménye (illetve nagyon sok rák esetében mutációkat fedezhetünk fel a p53 génben).
Egy átlagos diploid állati szervezetben (így bennünk is) két kópia található a p53 génből, amelyek bizonyos valószínűséggel az idők folyamán mindketten össze tudnak szedni olyan mutációkat, amelyek kedveznek a rák kialakulásának. Az elefántok azonban kevésbé bízzák ezt a dolgot a véletlenre, ugyanis különleges génduplikációs mechanizmusoknak köszönhetően a genomjukban negyven (!!) kópia fedezhető fel ugyanebből a génből. Ez pedig azt jelenti, hogy a hibás p53 molekulák sokkal kisebb eséllyel veszik át az uralmat a sejt felett, vagyis a tumorokat kiváltó hatások ellen védettebb a sejt.
A csupasz turkáló egy másik történet, pontosabban több másik, hiszen esetében már legalább két olyan mechanizmust leírtak az utóbbi évek során, amelyek megmagyarázhatják, hogy hosszú évek vizsgálatai ellenére, eddig egyetlen rákos esetről sem tudunk.
A bizarr kinézetű rágcsáló viselkedésében sem mindennapi, hiszen az egyetlen hangyakolónia-szerű társadalmakat létrehozó, ún. euszociális emlősfaj. A vak és meztelen álltok élettartama 30 év körüli, ami a hasonló méretű, szintén rágcsáló egér 4 évével összevetve igen figyelemreméltó (és ennek megfelelően az élethossz-kutatások kedvelt alanya is).
Az egyik (lehetséges) ok, ami miatt ezek az állatok nem lesznek rákosak a Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) lapjain jelent meg két éve és egészen röviden arról szól, hogy az állatok sejtjeiben az átlagosnál sokkal nagyobb pontossággal történik a DNS-ben kódolt információ fehérje-szekvenciává történő alakítása.
Az ma már közhelyszerű, hogy a DNS a sejtek felépítésének "tervrajzát" hordozza és ahhoz, hogy ebből sejt is legyen bonyolult szabályozási mechanizmusok fogják időben és térben meghatározni, hogy mikor és hol milyen fehérjék jöjjenek létre. A genetika Francis Crick nevéhez köthető "centrális dogmája" szerint az információ a DNS-ről egy RNS intermedieren keresztül válik fehérjévé és ehhez több bonyolult molekula-komplex (RNS-polimeráz, riboszómák) munkájára van szükség. Márpedig ezek a komplexek időről-időre hibáznak és ha ezek a hibák gyakoriak, akkor nagyobb az esélye annak, hogy valami gebasz következik be sejtben.
A csupasz turkálók esetében az RNS alapján fehérjét készítő riboszómák lényegesen pontosabbak, mint pl. egerek esetében, így ez lehet az egyik módja annak, ahogy bebiztosítják magukat a felhalmozódó hibás fehérjék ellen, ami persze a rák mellet a hosszabb élettartam szempontjából is kapóra jön.
A másik molekuláris trükk, amit sikerült leleplezni az bőr elaszticitásában is szerepet játszó hialuronsavhoz köthető. Ennek a molekulának egy különösen nagy méretű verzióját termelik a csupasz turkáló sejtjei, ami azért fontos a mi történetünk szempontjából, mert ez befolyásolja valamiképpen a kontakt-inhibíciónak nevezett jelenséget ezekben az állatokban. Maga a kontakt-inhibíció egy általános, sok állatban leírt, jól ismert folyamat, ami azt biztosítja, hogy ha normális sejtek egy idő után túl sűrűn lesznek, elkezdik egymás osztódását gátolni.
)
Ez a belső szabályozási rendszer (ami persze tumorok esetében kikapcsolódik), érdekes módon sokkal alacsonyabb sejt-koncentrációk esetében bekapcsol a csupaszturkálóknál, mint más fajokban. És ebben van szerepe a különleges hialuronsavnak. Olyannyira, hogy ha eltávolítjuk a csupaszturkáló-sejtek környezetéből, azok szintén hajlamossá válnak a tumorképzésre.
(via Quartz)
Kommentek
Közösségünk messze túlnyomó többségének jószándéka és minden moderációs igyekezetünk ellenére cikkeink alatt időről-időre a kollégáinkat durván sértő, bántó megjegyzések jelentek meg.
Hosszas mérlegelés és a lehetőségeink alapos vizsgálata után úgy döntöttünk, hogy a jövőben a közösségépítés más útjait támogatjuk, és a cikkek alatti kommentelés lehetőségét megszüntetjük. Közösség és Belső kör csomaggal rendelkező előfizetőinket továbbra is várjuk zárt Facebook csoportunkba, a Közértbe, ahol hozzászólhatnak a cikkeinkhez, és kérdezhetnek a szerzőinktől is.