Исследование, проведенное Ливерпульским университетом, раскрывает новое понимание того, как клетки реагируют на недостаток кислорода.
Исследователи, опубликованные в журнале Science, обнаружили, что хроматин, комплекс ДНК и белков, в котором находятся все гены, быстро изменяется в ответ на низкое содержание кислорода.
Кислород необходим для жизни человека. Важно отметить, что кислородное голодание (гипоксия) наблюдается при самых разных заболеваниях человека от инсульта до рака.
Понимание того, как клетки воспринимают и реагируют на низкий уровень кислорода, является ключом к предотвращению повреждений и улучшению результатов лечения пациентов. Кроме того, он также затрагивает фундаментальный вопрос биологии о том, как кислород используется в клетках», - объясняет профессор Соня Роча из Университетского института интегративной биологии, которая руководила исследованием.
Исследователи хотели улучшить это понимание, уделяя особое внимание выявлению самых быстрых процессов, инициируемых клетками при недостатке кислорода.
Предыдущая работа была сосредоточена на активации «факторов, индуцируемых гипоксией» (HIF) - факторов транскрипции, которые реагируют на снижение доступного кислорода и способны активировать сотни генов. Однако также известно, что эти ответы монтируются в течение нескольких часов.
Чтобы исследовать более быстрые процессы, команда искала специфические молекулярные изменения после коротких периодов гипоксии в клетках человека. Они определили, что хроматин быстро изменяется в ответ на низкий уровень кислорода и что эти изменения необходимы для ответа клетки на низкий уровень кислорода через несколько часов. Далее они показали, что механизм изменения хроматина заключается в ингибировании класса ферментов, которым для своей активности требуется кислород. Эти совершенно неожиданные результаты впервые демонстрируют, что изменения в хроматине предшествуют активации экспрессии генов в ответ на снижение содержания кислорода.
Профессор Роча добавляет: «Эти ферменты присутствуют в различных организмах и предшествуют, с точки зрения эволюции, HIF, что предполагает древний механизм восприятия и реагирования на изменения в доступности кислорода. Это также предполагает, что нацеливание на эти кислородные -зависимые ферменты могут быть действенным путем для будущей лекарственной терапии».