Mitokondria yang lepas menyebabkan kerusakan telomer dalam sel – Sains Terkini


Para peneliti di UPMC Hillman Cancer Centre memberikan bukti konkret pertama untuk kepercayaan yang telah lama dipegang bahwa mitokondria yang sakit mencemari sel-sel yang seharusnya mereka pasok dengan kekuatan.

Makalah, yang diterbitkan minggu ini di Prosiding Akademi Sains Nasional, melibatkan percobaan sebab-akibat untuk memulai reaksi berantai mitokondria yang mendatangkan malapetaka pada sel, sampai ke tingkat genetik.

"Saya suka menyebutnya 'efek Chernobyl' – Anda telah menghidupkan reaktor dan sekarang Anda tidak dapat mematikannya," kata penulis senior Bennett Van Houten, Ph.D., profesor farmakologi dan biologi kimia di Fakultas Kedokteran Universitas Pittsburgh dan Pusat Kanker UPMC Hillman. "Anda memiliki mesin pembakaran bersih ini yang sekarang mencemari seperti orang gila, dan bahwa polusi memberi makan kembali dan merusak fungsi transportasi elektron. Ini adalah lingkaran setan."


Tim Van Houten menggunakan teknologi baru yang ditemukan oleh Marcel Bruchez, Ph.D., dari Carnegie Mellon University, yang menghasilkan spesies oksigen reaktif yang merusak – dalam hal ini, oksigen tunggal – di dalam mitokondria ketika terpapar cahaya.

"Itu insiden Chernobyl," kata Van Houten. "Setelah Anda mematikan lampu, tidak ada lagi oksigen singlet, tetapi Anda telah mengganggu rantai transpor elektron, jadi setelah 48 jam, mitokondria masih mengeluarkan oksigen reaktif – tetapi sel-sel tidak sekarat, mereka ' hanya duduk di sana meletus. "

Pada titik ini, inti sel dihantam oleh radikal bebas. Menyusut dan berubah bentuk. Sel berhenti membelah. Namun, DNA tampaknya masih utuh.

Begitulah, sampai para peneliti mulai melihat secara khusus pada telomer – topi pelindung di ujung setiap kromosom yang memungkinkan mereka untuk terus mereplikasi dan mengisi ulang. Telomer sangat kecil, sehingga kerusakan DNA terbatas pada telomer saja mungkin tidak muncul dalam tes genom keseluruhan, seperti yang telah digunakan para peneliti sampai saat ini.

"Jika Anda membayangkan kromosom sebagai mobil, telomer akan menjadi lebar pelat lisensi," kata rekan penulis studi Patricia Opresko, Ph.D., profesor kesehatan lingkungan dan pekerjaan di Sekolah Pascasarjana Kesehatan Masyarakat dan UPMC Hillman. .

Jadi, untuk melihat efek genetik dari krisis mitokondria, para peneliti harus menyalakan endcaps kecil dengan tag fluorescent, dan lihatlah, mereka menemukan tanda-tanda jelas kerapuhan dan kerusakan telomer.

Kemudian, pada langkah kritis, para peneliti mengulangi seluruh percobaan pada sel dengan mitokondria yang tidak aktif. Tanpa mitokondria untuk melanggengkan reaksi, tidak ada penumpukan radikal bebas di dalam sel dan tidak ada kerusakan telomer.

"Pada dasarnya, kami mematikan mesin sebelum sempat merusak," kata Van Houten.

Temuan ini dapat digunakan untuk meningkatkan terapi kanker fotodinamik, yang melibatkan membombardir tumor padat dengan spesies oksigen reaktif menggunakan cahaya yang dikirim dengan kabel serat optik, Van Houten menyarankan.

Satu hal yang ditemukan timnya dalam percobaan ini adalah bahwa menghambat ATM – protein yang memberi sinyal kerusakan DNA – memperbesar efek merusak dari spesies oksigen reaktif yang dimuntahkan oleh mitokondria. Sel-sel tidak hanya layu, tetapi juga mati.

Dengan menggabungkan terapi fotodinamik dengan penghambatan ATM, dimungkinkan untuk merancang sistem yang secara efektif membunuh sel kanker dengan cahaya, kata Van Houten.

Penulis lain dalam penelitian ini termasuk Wei Qian, Ph.D., Namrata Kumar, Vera Roginskaya, Elise Fouquerel, Ph.D., dan Shruti Shiva, Ph.D., dari Pitt; dan Dmytro Kolodieznyi dan Marcel Bruchez, Ph.D., dari Carnegie Mellon University.

Penelitian ini didukung oleh Institut Kesehatan Nasional (R33ES025606 dan R01GM017268), Institut Kanker Nasional (P30CA047904) dan Institut Penuaan UPMC.


You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.