Gewebe schützen ihre DNA unter mechanischer Belastung

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Im täglichen Leben werden unsere Gewebe, zum Beispiel Haut und Muskeln, gedehnt, gezogen und gestaucht, ohne die Zellen oder die DNA zu schädigen.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Sara Wickström vom Max-Planck-Institut für die Biologie des Alterns und dem Exzellenzcluster CECAD an der Universität zu Köln und dem Helsinki-Institut für Lebenswissenschaften an der Universität Helsinki hat nun entdeckt, dass sich Zellen vor solchem Stress schützen, indem sie nicht nur die Zellkerne verformen, sondern auch das genetische Material selbst aufweichen.Der Schutz des genetischen Codes innerhalb unserer DNA ist entscheidend für die menschliche Gesundheit.

Mutationen in der DNA führen zu einer Vielzahl von Krankheiten, wie zum Beispiel Entwicklungsstörungen oder Krebs.

” Die meisten unserer Gewebe enthalten gewebespezifische Stammzellen, das sind langlebige Zellen, deren Funktion für die Gewebefunktion und -erhaltung entscheidend ist.

Aufgrund ihrer langen Lebensdauer ist es entscheidend, dass das Genom dieser Zellen effizient vor Mutationen geschützt wird, um Krankheiten wie Krebs vorzubeugen”, sagt Michele Nava, der leitende Wissenschaftler der Studie.

Es ist viel über die Rolle von Chemikalien und Bestrahlung bei der Induktion von DNA-Schäden bekannt, aber wie mechanische Kräfte die DNA schädigen und welche Mechanismen existieren könnten, um unsere Zellen vor diesen Schäden zu schützen, war bisher unbekannt”, erklärt Nava.Um zu untersuchen, wie die DNA in Stammzellen auf mechanische Verformung reagiert, setzten Nava, Miroshnikova und Kollegen ein spezielles mechanisches Gerät ein, um Haut- und Muskelstammzellen einer ähnlichen mechanischen Dehnung auszusetzen, wie sie im Inneren des Gewebes auftreten würden.

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Infolge der Dehnung wurden sowohl der Kern als auch die DNA neu organisiert, veränderten aber auch ihre mechanischen Eigenschaften und wurden weicher.

Es war aufregend zu erkennen, dass wir die mechanischen Eigenschaften der DNA verändern können, indem wir einfach mechanische Kräfte auf die Stammzellen ausüben.

Noch auffälliger war, dass, wenn wir diese Veränderung experimentell verhinderten, die Stammzellen nun einen DNA-Schaden erlitten, was darauf hindeutet, dass wir….

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