Bez tejto bielkoviny sa poškodené svaly neobnovia. Nahradí ich tuk a jazvové tkanivo
Vedci odhalili bielkovinu TRF2, ktorá pomáha kmeňovým bunkám opravovať poškodené svaly. Objav môže prispieť k liečbe svalových ochorení.
Naše svaly majú pozoruhodnú schopnosť obnovy. Keď dôjde k poškodeniu svalových vlákien, do práce sa pustia špeciálne svalové kmeňové bunky, ktoré dokážu vytvoriť nové zdravé tkanivo. Vedci z Perelmanovej lekárskej fakulty Univerzity v Pensylvánii však teraz objavili bielkovinu, ktorá pri tomto procese zohráva oveľa dôležitejšiu úlohu, než si doteraz mysleli.
Ide o bielkovinu s názvom TRF2. Vedci ju dlhé roky poznali najmä ako ochrancu koncov chromozómov, takzvaných telomér. Nový výskum však ukázal, že TRF2 pomáha svalovým kmeňovým bunkám zachovať si svoju identitu a schopnosť opravovať poškodené svaly, píše Science Daily.
Objav môže priniesť nové poznatky pri hľadaní liečby svalových ochorení, napríklad Duchennovej svalovej dystrofie. Zároveň môže pomôcť vedcom lepšie pochopiť vzťah medzi obnovou tkanív a vznikom rakoviny.
Bielkovina, ktorá nerieši iba konce chromozómov
Chromozómy v našich bunkách majú na svojich koncoch ochranné štruktúry nazývané teloméry. Ich úlohou je zabrániť poškodeniu DNA a pomôcť bunke rozlíšiť, či ide o normálny koniec chromozómu alebo o poškodenú časť genetického materiálu. TRF2 patrí medzi bielkoviny, ktoré teloméry chránia. Vedci však postupne zistili, že jej úloha nekončí pri ochrane DNA.
Výskumný tím sledoval svalové kmeňové bunky, ktoré zostávajú väčšinu času v neaktívnom stave. Keď sa sval poškodí, tieto bunky sa aktivujú, začnú sa množiť a vytvoria nové svalové tkanivo. Následne sa časť z nich opäť vráti do pokojového stavu, aby boli pripravené na ďalšie poškodenie. Práve pri tomto cykle zohráva TRF2 dôležitú úlohu. Vedci zistili, že množstvo tejto bielkoviny sa počas jednotlivých fáz mení. Jej hladina stúpa a klesá podľa toho, či bunka odpočíva, opravuje sval alebo vytvára nové kmeňové bunky.
Neprehliadni
Keď TRF2 zmizne, svalové bunky zabudnú, kým sú
Aby vedci zistili, čo sa stane bez TRF2, odstránili túto bielkovinu zo svalových kmeňových buniek u laboratórnych myší. Na prvý pohľad vyzerali svaly zvierat normálne. Postupne však vedci zaznamenali problém. Počet svalových kmeňových buniek začal klesať. Zaujímavé bolo, že bunky nezomreli. Namiesto toho stratili vlastnosti, ktoré im umožňovali fungovať ako svalové kmeňové bunky. Akoby stratili svoju biologickú identitu.
Tento problém sa ukázal najmä po poškodení svalov. Namiesto vytvorenia nového zdravého svalového tkaniva sa v poškodených miestach začal hromadiť tuk a jazvové tkanivo.
„Strata identity má vážne dôsledky pre to, či je vôbec možné zotavenie po poškodení,“ uviedla Foteini Mourkioti, hlavná autorka štúdie.
Vedci následne skúmali význam TRF2 aj pri Duchennovej svalovej dystrofii, genetickom ochorení, pri ktorom svaly postupne slabnú a poškodzujú sa. Použili myší model tejto choroby a sledovali, čo sa stane, keď svalové kmeňové bunky prídu o TRF2. Výsledok bol výrazný. Ochorenie postupovalo rýchlejšie, poškodenie svalov bolo vážnejšie a myši mali kratšiu dĺžku života.
Výskumníci potom hľadali mechanizmus, ktorý za tým stojí. Zistili, že TRF2 nepôsobí iba na koncoch chromozómov. Viaže sa aj na ďalšie oblasti genetického materiálu, ktoré riadia aktivitu génov potrebných na zachovanie vlastností svalových kmeňových buniek. Tieto oblasti obsahujú špeciálne štruktúry DNA nazývané G-kvadruplexy. Tie už vedci skúmajú aj v súvislosti s vývojom nových liekov proti rakovine.
„Zistili sme, že TRF2 využíva tieto špeciálne štruktúry DNA na zachovanie identity svalových kmeňových buniek a ich schopnosti opravovať poškodené svaly. To bolo úplne neočakávané,“ vysvetlila Mourkioti.
Svaly regenerujú dobre, rakovina svalov je však zriedkavá
Objav TRF2 môže pomôcť vyriešiť aj jednu z biologických záhad. Kostrové svaly patria medzi tkanivá s veľmi dobrou schopnosťou obnovy, no nádory, ktoré vznikajú priamo zo svalových buniek, patria medzi menej časté druhy rakoviny. Vedci preto skúmajú, či mechanizmy, ktoré udržiavajú svalové bunky pripravené na opravu, zároveň chránia tkanivo pred nekontrolovaným rastom buniek.
Ak sa podarí pochopiť, ako svalové kmeňové bunky používajú TRF2 inak ako bunky v iných častiach tela, vedci by mohli nájsť spôsoby, ako podporiť obnovu svalov bez zvýšenia rizika nádorových zmien.
Výskum zatiaľ prebiehal najmä na myšiach, preto bude potrebné overiť, či rovnaké mechanizmy fungujú aj v ľudskom tele. Objav však prináša nový pohľad na to, ako si svaly udržiavajú schopnosť opravy a prečo môže byť jedna nenápadná bielkovina dôležitým článkom celého procesu.
