Dane otrzymane przez naukowców sugerują, że niektóre komórki macierzyste zlokalizowane w korzeniach roślin są mniej wrażliwe na uszkodzenia DNA. Komórki te posiadają oryginalne i nienaruszone kopie DNA, które mogą zostać wykorzystane do wymiany uszkodzonych komórek, jeśli zajdzie taka potrzeba. U zwierząt znany jest podobny mechanizm, ale najwyraźniej u roślin występuje on w formie bardziej zoptymalizowanej. To może wyjaśniać, dlaczego wiele roślin żyje ponad sto lat, podczas gdy u zwierząt nie jest to zbyt częste zjawisko.

red. Tomasz Domagała: Dlaczego DNA znajdujące się w komórkach macierzystych jest mniej podatne na uszkodzenia?

Dr De Veylder: Komórki są najbardziej narażone na uszkodzenie DNA podczas podziału. Zatem jeśli komórki zachowują niski wskaźnik proliferacji, jak centralne komórki spoczynkowe [ang. quiescent centre cells, w skrócie QC – komórki macierzyste zlokalizowane w korzeniach roślin i będące przedmiotem pracy naukowców z zespołu dr Veyldera], to są one mniej wrażliwe na uszkodzenia DNA. Jakby tego było mało, nasze dane wskazują, że komórki QC wydają się posiadać bardziej aktywny system naprawy DNA w porównaniu z otaczającymi je komórkami (w przypadku niektórych z nich może wystąpić uszkodzenie DNA).

Dąb Bartek - liczy sobie prawdopodobnie ponad 670 lat

Czy może Pan opisać, jak nienaruszone DNA z komórek macierzystych może być wykorzystany w celu zastąpienia uszkodzonych komórek w razie potrzeby?

Komórki QC znajdują się w centrum grupy komórek macierzystych. Te komórki macierzyste generują wszystkie komórki roślin na drodze podziału komórek. Jednak, gdy jedna z takich komórek macierzystych zostanie uszkodzona, organizm nie chce, aby była ona wykorzystywana do produkcji nowych komórek somatycznych, tak samo jak nie chcemy, aby komórki nowotworowe rozprzestrzeniały się w organizmie. W tym momencie komórka QC dzieli się. Jedna z komórek potomnych pozostaje na miejscu i przejmuje rolę "komórki matki", a druga wypycha uszkodzoną komórkę macierzystą ze strefy komórek macierzystych i przejmuje jej rolę. W ten sposób uszkodzona komórka macierzysta jest zastępowana przez "świeżą".

Jakie są główne różnice w tym mechanizmie między roślinami i zwierzętami?

Trudno powiedzieć. Chociaż elementy sygnalizacyjne zidentyfikowane w naszej pracy wydają się być specyficzne tylko dla roślin (co oznacza, że nie można znaleźć podobnych genów u zwierząt), również zwierzęce strefy występowania komórek macierzystych przechowują komórki analogiczne do QC. Dodatkowo zaobserwowano podział tych komórek w warunkach stresu, co wskazuje, że podobnie jak u roślin, zwierzęce komórki spoczynkowe mogą służyć do zastępowania uszkodzonych komórek macierzystych. Jednak system molekularny występujący u roślin jest znacznie skuteczniejszy, co łatwo zobrazować tym, że żyją one nierzadko ponad 100 lat. Możliwym wyjaśnieniem tego zjawiska jest to, że rośliny nie mogą uciec od stresu środowiskowego, ponieważ są one zakorzenione w ziemi. W ten sposób ewolucja mogła na nich wywrzeć znacznie większą presję, jeśli chodzi o opracowanie efektywnego systemu do utrzymania dobrze funkcjonujących komórek macierzystych.

Czy możne pan opisać rolę czynnika transkrypcyjnego ERF115 [białka odkrytego przez grupę badawczą dr De Veyldera] i mechanizm regulacji jego ekspresji? W jaki sposób jest ono związane z procesem podziału komórki?

ERF115 jest czynnikiem ograniczającym dla podziału komórek QC. Jednakże jego aktywność jest tłumiona, powstrzymując w ten sposób komórki QC od podziałów. Gdy na otaczające komórki macierzyste oddziałuje stres środowiskowy, ekspresja ERF115 jest wzmocniona, dzięki czemu komórka wychodzi spod oddziaływania wspomnianego represyjnego mechanizmu. W związku z tym, komórki QC mogą przejść na raz tylko przez jeden cykl komórkowy, co jest wystarczające, aby zastąpić jedną uszkodzoną komórkę macierzystą. Jeśli więcej komórek macierzystych musi być zastąpionych, więcej komórek QC się podzieli.

Dziękuję za rozmowę.