Помимо ядерной геномной ДНК, митохондрии также содержат свои собственные небольшие геномы, митохондриальную ДНК (мтДНК), которая кодирует тринадцать основных частей аппарата клеточного дыхания. мтДНК особенно уязвима для окислительного повреждения, поскольку она расположена близко к митохондриальной цепи переноса электронов, продуцирующей свободные радикалы. Клетки защищают свои митохондрии, восстанавливая мтДНК, а также постоянно создавая новые ее копии для замены поврежденных молекул. Хотя клетки способны переносить повреждение ДНК, при репликации ДНК могут возникнуть проблемы. Определенные типы повреждений могут остановить механизм репликации до того, как будет реплицирован весь геном.
Это может привести к двухцепочечным разрывам ДНК, что приведет к потере частично реплицированных частей генома. В митохондриях эта частичная потеря или делеция вызывает дисфункцию клеточного дыхания и является движущим патологическим механизмом многих митохондриальных заболеваний, но также ответственна за связанное со старением снижение функции клеток.Исследователи смогли показать, что фермент примаза PrimPol может генерировать новый праймер, соседствующий с поврежденной последовательностью ДНК, и повторно инициировать остановленную репликацию в митохондриях. Сам PrimPol представляет собой весьма необычную, древнюю по своей структуре примазу, которая может синтезировать праймеры ДНК в отличие от праймеров РНК, синтезируемых всеми другими примазами в наших клетках.
Новое исследование не только меняет наши представления о функциях PrimPol, но и помогает нам понять основные механизмы поддержания мтДНК.«Поскольку мтДНК часто страдает побочным ущербом от цитостатинов, используемых во время лечения рака, или антибиотиков, нацеленных на бактерии, понимание механизмов восстановления может помочь в разработке этих методов лечения», — говорит д-р Яакко Похйоисмаки из Университета Восточной Финляндии.
«Сердечные клетки или кардиомиоциты особенно уязвимы для потери митохондриальной функции, а усиленная защита мтДНК может также защитить больное сердце», — продолжает он.