Учёные Пермского Политеха создали модель ДНК, объясняющую физический принцип управления судьбой клетки и развития рака. Исследование предлагает новый взгляд на лечение онкозаболеваний, сообщили «Жуковский.Life» в пресс-службе ПНИПУ.
До сих пор биология искала ответы в точечном анализе отдельных белков и сигналов, не раскрывая принципа синхронной перестройки тысяч генов. Модель пермских учёных рассматривает ДНК как единую систему, где изменение в одном участке физически влияет на другие через распространение механического напряжения.
«Ключевым шагом моделирования стало введение трёх разных режимов, в которых может находиться каждый участок ДНК: стабильного, неустойчивого и критического. Мы предположили, что они отражают фундаментальные фазы в жизни генома, влияющие на сценарии определения клеточной судьбы. Кроме того, мы определили структурный параметр, от которого зависит, в каком из этих трёх состояний находятся фрагменты ДНК. В стабильном состоянии участок «закрыт», в неустойчивом он готов переключиться от малейшего сигнала, а в критическом открывается и может запустить цепную реакцию, которая способна перестроить активность по всему геному», — объяснил Александр Никитюк, доцент кафедры «Математическое моделирование систем и процессов» ПНИПУ.
Моделирование подтвердило, что ДНК ведёт себя как цельный механизм, а «каскад критичности» обеспечивает упорядоченную смену состояний клетки. В раковых клетках этот каскад нарушен, что «блокирует» их в состоянии деления. Понимание этого механизма открывает путь к новым терапевтическим стратегиям, направленным на сдвиг состояния больной клетки, а также к усовершенствованию методов регенеративной медицины.
Нарушения в трёхмерной архитектуре ДНК могут быть прямой причиной развития онкологических заболеваний крови. Как ранее установили исследователи, неправильная пространственная организация генома способна провоцировать лимфому. Этот вывод был сделан с помощью искусственного интеллекта, проанализировавшего данные генома, что подчёркивает роль физической структуры ДНК, а не только её химического кода, в возникновении рака.