Zellulare Stressstrukturen sind vollgepackt mit zirkulärer DNA
Zellen bilden bei Stress vorübergehende Speicherzentren, sogenannte Stressgranula. Lange gingen Forschende davon aus, dass diese ausschließlich Proteine und RNA enthalten. Diese Annahme war falsch.
Gerät eine Zelle unter Druck, sei es durch Hitze, Giftstoffe oder andere Schäden, bündelt sie bestimmte Moleküle in vorübergehenden, membranfreien Strukturen. Diese werden als Stressgranula bezeichnet. Sie helfen der Zelle zu überleben und sich zu erholen. Wie genau sich diese Granula bilden und was sie enthalten, ist ein aktives Forschungsfeld.
Die Forschenden, die ihre Ergebnisse in eLife veröffentlichten, entdeckten, dass mehr als die Hälfte des Nukleinsäuregehalts der Stressgranula-Kerne aus extrachromosomaler zirkulärer DNA (eccDNA) besteht. Dabei handelt es sich um DNA, die nicht in Chromosomen verpackt ist, sondern frei in Ringform innerhalb der Zelle vorliegt. EccDNA häuft sich mit dem Alter und bei bestimmten Erkrankungen an und wird zunehmend als potenzieller Marker oder Einflussfaktor in der Alterungsbiologie untersucht.
EccDNA ist für die Granulabildung erforderlich
Mithilfe von CRISPR-Experimenten in Hefezellen, bei denen bestimmte Gensequenzen gezielt ausgeschaltet wurden, zeigten die Forschenden, dass eccDNA in Stressgranula nicht lediglich vorhanden ist, sondern für deren Bildung tatsächlich benötigt wird. Ohne eccDNA gelang es den Stressgranula nicht, sich bei Stressexposition der Zellen ordnungsgemäß zusammenzulagern.
Das ist ein unerwartetes Ergebnis. DNA war in diesem Zusammenhang kaum erwartet worden: Stressgranula galten als RNA-Protein-Strukturen. Diese Studie schreibt ein Stück grundlegender Zellbiologie darüber neu, wie Zellen auf Stress reagieren.
Verbindung zum Alterungsprozess
EccDNA nimmt mit dem Alter zu und ist mit genomischer Instabilität verbunden, also der wachsenden Ungenauigkeit, mit der DNA beim Altern von Organismen kopiert und erhalten wird. Wenn eccDNA auch eine Rolle bei der zellulären Stressantwort spielt, könnten veränderte eccDNA-Spiegel im Alter beeinflussen, wie gut Zellen mit Schäden umgehen. Das ist eine vorläufige Interpretation, doch sie verknüpft diesen grundlagenbiologischen Befund mit einer übergeordneten Frage der Langlebigkeitsforschung: Warum gehen alternde Zellen mit Stress weniger effektiv um?
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