Ученые выяснили, что можно менять структуру ДНК, воздействуя механически

Команда ученых из кластера изучения клеточного поведения при Кельнском университете, получила новое понимание, как стволовые клетки реагируют на внешние механические силы. Результаты исследования опубликованы в Nature Cell Biology.

Все клетки имеют один и тот же генетический код, независимо от того, клетки ли это кожи или клетки мозга. Тем не менее, эти клетки подвергаются воздействию очень разных видов механических сред и механических напряжений. 

Например, мозговая ткань очень мягкая, в то время как кости твердые. Исследователи узнали, что клетки реагируют на внешние силы за счет изменения их структуры и экспрессии генов, чтобы быть лучше адаптированными для конкретных условий и быть в состоянии выполнять свои специфические функции. 

Молекулярные механизмы этого регулирования, однако, пока ясны не до конца. Кожа служит защитой от внешнего мира, при этом подвергаясь постоянному воздействию токсичных веществ, травм, ультрафиолетового излучения и механических сил, поэтому для клеток кожи особенно важно быть в состоянии реагировать на силы, считают ученые. 

Для изучения того, как клетки реагируют на механическое воздействие, использовалось специальное механическое устройство, подвергающее стволовые клетки кожи механическим  воздействиям. Анализ экспрессии генов этих стволовых клеток показал, что тысячи генов при этом подавляются. 

Дальнейшие исследования выявили, что индуцированные глобальные изменения состоят в том, как ДНК упакована внутри ядра. Это приводит к угнетению транскрипционной активности клетки, то есть меньше ДНК участвует в генерации белков. Для получения стволовых клеток необходимо транскрибировать большое количество генов, чтобы приобрести специализированную архитектуру и функции. 

В результате механического напряжения, подвергшиеся механическому воздействию стволовые клетки, не дифференцируются после соответствующего сигнала. Таким образом, ученые сделали вывод, что изменить структурную организацию ДНК можно просто оказывая механическое воздействие на стволовые клетки.