Tisková zpráva Univerzity Palackého v Olomouci
Propojení několika oborů a vědeckých pracovišť včetně Ústavu molekulární a translační medicíny Lékařské fakulty Univerzity Palackého v Olomouci, Ústavu molekulární genetiky AV ČR v Praze s výzkumnými instituty v Miláně (Fondazione Istituto FIRC di Oncologia Molecolare), Singapuru (National University of Singapore) a Dánsku (Danish Cancer Society Research Center) vyústilo v nová zjištění o buněčném enzymu ATR, který je již léta znám coby ochránce genomu a zkoumán pro svoji schopnost potlačovat vznik a růst nádorů.
Mezinárodnímu týmu našich výzkumníků se podařilo zjistit, že ATR se zcela nečekaně zapojuje i do procesů s přímým dopadem na koordinaci buněčného dělení se vztahem k procesu metastazování a funkcím kmenových buněk. Objev publikovaný 31.7.2014 v americkém časopise Cell (jeden z nejprestižnějších světových biomedicínských časopisů) vznikl jako výsledek multidisciplinární spolupráce s použitím technik a znalostí pokročilé mikroskopie, molekulární biologie, mechanického inženýrství a elektrofyziologie.
Jednou z důležitých, zároveň však velmi málo prozkoumaných, charakteristik buněk je jejich deformovatelnost neboli plastičnost. Tato vlastnost buňkám umožňuje nejen přežít nejrůznější formy mechanického stresu, ale zároveň je i nezbytným předpokladem buněčné migrace, kdy buňky nuceně procházejí skrze velmi úzké otvory napříč tkáněmi v organismu. V současné době jsou molekulární mechanismy provázející mechanickou deformaci buněk do značné míry nejasné. Vědecká práce publikovaná v posledním vydání časopisu Cell je výsledkem spolupráce několika laboratoří vedených profesorem Marcem Foianim z Milána a profesorem Jiřím Bártkem (Olomouc, Praha, Kodaň) a představuje jeden z převratných vhledů do této problematiky.
Hlavním protagonistou objevu je protein ATR, kináza známá jako klíčový senzor poškození DNA, následně spouštějící komplikovanou kaskádu biochemických reakcí, které vedou k její opravě a zástavě buněčného cyklu. Správná funkce této kaskády je tedy nezbytná pro zachování stability genomu a zabránění vzniku mutací vedoucích až k nádorové transformaci. K této dobře známé roli ATR nyní přibyla nová: Kdykoliv buňky čelí mechanickému stresu, ať už v důsledku nitrobuněčných procesů (například změna v kondenzaci chromozomů během buněčného dělení) či v důsledku vnějších tlaků, ATR vnímá tyto mechanické vibrace, aktivuje se a přesouvá do oblasti bezprostředně obklopující buněčné jádro. Podobně jako kotevní lana drží loď na místě, je chromatin (komplex DNA a proteinů tvořící jadernou hmotu) připoután k jaderné membráně a tato ukotvení pomáhá ATR kináza při mechanickém stresu „odepnout“. Brání tak potrhání jemných jaderných struktur a zároveň u toho plní výše popsanou funkci spouštěče buněčných reakcí typických pro DNA poškození, čímž 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 kterých 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.
