Θαυματουργό ένζυμο επιδιορθώνει το DNA και καθυστερεί τη γήρανση

Σε μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό Aging Cell αναφέρεται ότι ένα ένζυμο  γνωστό για την εμπλοκή του στον καρκίνο, διαθέτει μια δεύτερη, άγνωστη μέχρι σήμερα λειτουργία: επεμβαίνει στον πυρήνα των κυττάρων και βοηθά στην επιδιόρθωση του DNA. Το ένζυμο αυτό λέγεται PDI (Protein Disulphide Isomerase) και μέχρι τώρα ξέραμε ότι βοηθά τις πρωτεΐνες να διπλώνουν σωστά μέσα στο κύτταρο. Πλέον γνωρίζουμε ότι λειτουργεί και ως ενός είδους «κόλλα» για το κατεστραμμένο DNA.

Πώς το DNA μας φθείρεται καθημερινά και γιατί αυτό οδηγεί στη γήρανση

Όπως διαβάζουμε στο ZME Science, η φθορά του DNA οφείλεται σε ένα φαινόμενο που συμβαίνει καθημερινά στο σώμα μας. Κάθε κύτταρο δέχεται χιλιάδες μικρά πλήγματα στο γενετικό του υλικό, είτε από εσωτερικές βιολογικές διεργασίες είτε από εξωτερικούς παράγοντες, όπως η ακτινοβολία και η ρύπανση. Κανονικά, το σώμα μας επισκευάζει αυτές τις βλάβες αποτελεσματικά. Όμως με το πέρασμα του χρόνου, οι μηχανισμοί επιδιόρθωσης εξασθενούν, επιτρέποντας στις βλάβες να συσσωρεύονται, οδηγώντας σταδιακά στη γήρανση και στην εμφάνιση σχετικών παθήσεων.

Ιδιαίτερα ευάλωτα σε αυτή τη φθορά είναι τα εγκεφαλικά κύτταρα. Σε αντίθεση με τα δερματικά ή τα αιμοσφαίρια, τα νευρικά κύτταρα δεν αναπαράγονται, πράγμα που σημαίνει ότι η ζημιά που υφίστανται είναι πρακτικά μη αναστρέψιμη. Όσο οι βλάβες αυτές παραμένουν χωρίς επισκευή, αυξάνεται ο κίνδυνος να οδηγήσουν τελικά στον θάνατο των κυττάρων αυτών, επιδεινώνοντας παθήσεις όπως το Αλτσχάιμερ ή άλλες νευροεκφυλιστικές νόσοι.

Το ένζυμο PDI: Από τα κύτταρα ποντικών έως τα ψάρια, αποδεικνύει την αξία του

Το ένζυμο PDI συνήθως βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα, το «ζελέ» που γεμίζει το εσωτερικό των κυττάρων και διευκολύνει τη σωστή διαμόρφωση των πρωτεϊνών. Η ερευνητική ομάδα, όμως, διαπίστωσε ότι το ένζυμο αυτό έχει την ικανότητα να μετακινείται και στον πυρήνα των κυττάρων, όπου και συμβάλλει στην επιδιόρθωση σοβαρών βλαβών στο DNA, όπως είναι τα διπλά σπασίματα στις έλικες. Αυτού του είδους η βλάβη είναι από τις πιο επικίνδυνες για τη ζωή του κυττάρου και απαιτεί άμεση αποκατάσταση.

Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν τόσο σε κύτταρα ποντικών όσο και σε ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα. Όταν το PDI αφαιρέθηκε από τα κύτταρα, η ικανότητά τους να επισκευάζουν το DNA μειώθηκε αισθητά. Αντίθετα, όταν το ένζυμο προστέθηκε εκ νέου, η επιδιόρθωση ενεργοποιήθηκε ξανά. Οι επιστήμονες έκαναν και δοκιμές σε ψάρια του είδους Danio rerio (ψάρι ζέβρα), ένα δημοφιλές μοντέλο για τη μελέτη της γήρανσης, και παρατήρησαν ότι το ένζυμο προστάτευε τους οργανισμούς από βλάβες που σχετίζονται με την ηλικία.

Η διπλή φύση του PDI και οι προοπτικές για την ιατρική του μέλλοντος

Το πιο εντυπωσιακό είναι ότι το PDI φαίνεται να λειτουργεί διττά. Σε υγιή κύτταρα, επιδιορθώνει το DNA και δρα προστατευτικά. Όμως στους καρκινικούς όγκους, το ίδιο ένζυμο μπορεί να ενεργοποιηθεί με τρόπο που να προφυλλάσει το καρκινικό κύτταρο αντί για τον οργανισμό. Αυτή η διπλή του φύση καθιστά την κατανόηση της λειτουργίας του ακόμη πιο σημαντική για την ιατρική έρευνα.

Το ερώτημα που γεννάται είναι εάν αυτή η ανακάλυψη μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην πράξη για να καθυστερήσουμε τη γήρανση. Οι ερευνητές πιστεύουν πως ναι. Εφόσον η φθορά του DNA θεωρείται κεντρικός μηχανισμός στη διαδικασία της γήρανσης, ειδικά στα νευρικά κύτταρα, τότε η ενίσχυση της επιδιόρθωσης θα μπορούσε να επιβραδύνει αυτή τη διαδικασία, χωρίς να προκαλεί επιπλέον μεταλλάξεις ή παρενέργειες.

Παράλληλα, υπάρχουν ενδείξεις ότι το ένζυμο αυτό εμπλέκεται και σε νευροεκφυλιστικές παθήσεις. Ασθένειες όπως η νόσος του κινητικού νευρώνα (ALS) ή το Αλτσχάιμερ συνδέονται με αυξημένο οξειδωτικό στρες και ανεπάρκεια στους μηχανισμούς επιδιόρθωσης του DNA. Αν το PDI όντως ενισχύει την αποκατάσταση των βλαβών, τότε η δυσλειτουργία του θα μπορούσε να επιδεινώνει αυτές τις νόσους.

Η ελπίδα είναι ότι κάποια μέρα θα μπορούσαμε να αναπτύξουμε φάρμακα που να ενισχύουν τη δράση του PDI στα νευρικά κύτταρα ή, αντιθέτως, να την μπλοκάρουν σε περιπτώσεις καρκίνου. Όμως οι επιστήμονες προειδοποιούν: δεν αρκεί να «ρίξουμε» το ένζυμο στα κύτταρα και να περιμένουμε θαύματα. Πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε πώς ακριβώς λειτουργεί, πότε και πού ενεργοποιείται και με ποια άλλα μόρια συνεργάζεται.