Naprawa mitochondrialnego DNA i choroby

Mitochondria, czyli organelle produkujące energię w komórce mają swoje własne DNA. MtDNA koduje głównie podjednostki białek mitochondrialnego łańcucha oddechowego, jak również rybonukleinowych molekuł transportujących. Mutacje w mtDNA są związane z licznymi schorzeniami, w tym z chorobami neurodegeneracyjnymi i prawidłowym starzeniem. Mimo to wiedza dotycząca mechanizmów naprawy mtDNA ciągle pozostaje ograniczona.

Zakres finansowanego przez UE projektu MITODSBR (The role of mitochondrial DNA double-strand break repair in human disease and normal ageing) objął badanie molekularnego mechanizmu naprawy mtDNA i jego funkcjonalnej roli w chorobie ludzi. W tym kontekście badacze analizowali odpowiedź aparatu replikacji DNA na wykryte uszkodzenie DNA przez rodniki tlenowe.

Wyniki wskazują, że maszyneria replikacji mtDNA nie jest w stanie przezwyciężyć niektórych typów uszkodzenia mtDNA. Prace projektu MITODSBR potwierdziły istnienie dodatkowej polimerazy DNA (PrimPol) w mitochondriach ssaków. Polimeraza ta wspomaga replisom mtDNA w przezwyciężeniu niektórych parametrów uszkodzenia przez rodniki tlenowe. Jednakże inne typy uszkodzenia przez rodniki tlenowe blokowały działanie maszynerii replikacyjnej w mitochondrium.

Naukowcy wyciągnęli z tego wniosek, że zatrzymanie replikacji mtDNA z powodu stresu oksydacyjnego jest pierwszym etapem uszkodzenia DNA. Delecje DNA w zaburzeniach neurodegeneracyjnych mogą być skutkiem wysokiego poziomu rodników tlenowych w mitochondrium. Mogą też przyczyniać się do progresji choroby.

W innej części projektu naukowcy z powodzeniem wyizolowali białka mitochondrium, które oddziaływały z aktywnie replikującym się mtDNA. Dalsza charakterystyka tych białek jest wymagana do dokładniejszego wyjaśnienia ich roli w metabolizmie DNA i naprawie mtDNA.

Reasumując, odkrycia uczestników badania MITODSBR rzucają światło na wpływ uszkodzenia mitochondrialnego DNA w postępach choroby i przecierają nowe ścieżki terapeutyczne.