VÝSLEDEK 1: NANOSCALE, 2018

Název výsledku: Zlomy DNA vytvořené urychlenými částice s podobným LET vykazují odlišnou komplexitu a opravitelnost: studie ohnisek γH2AX/53BP1 pomocí mikroskopie s vysokým rozlišením

Title: Particles with similar LET values generate DNA breaks of different complexity and reparability: a high-resolution microscopy analysis of γH2AX/53BP1 foci

Popis výsledku: Účinek ionizujícího záření na buňky odráží schopnost daného typu záření ionizovat okolní prostředí (LET). S využitím urychlovačů částic a moderní mikroskopie jsme však zjistili, že různé urychlené částice (¹¹B, ²⁰Ne) mohou poškozovat buňky různě závažně i tehdy, mají-li podobné LET, a to v závislosti na dalších parametrech záření. Výsledky přispívají k pochopení biologických účinků různých záření s vysokým LET, která ohrožují kosmonauty, přinášejí však i naději pro zefektivnění radioterapie.

Relevantní publikace: Ježková L. et al. Nanoscale, 2018, 10, 1162–1179

                                               IF = 7.367, decil 1, počet citací 8

Spolupracující subjekt: SÚJV Dubna, Rusko, Ústav Jaderné fyziky AVČR, Řež

Kontaktní osoba: dr. Martin Falk

Popis ilustrace: Komplexita dvouřetězcových zlomů DNA (DSB) v buňkách (lidské kožní fibroblasty, NHDF) ozářených různými typy ionizujícího záření – zářením gama s nízkým lineárním přenosem energie (LET) a urychlenými částicemi ¹¹B a ²⁰Ne s podobně vysokým LET (138 a 132 keV μm⁻¹). Panel A ukazuje prostřednictvím tzv. heat-map počet fluorescenčních maxim (bílá barva) v jednotlivých klastrech ohnisek proteinu 53BP1, a tedy i počet „jednotlivých“ DSB v každém klastru. Protein 53BP1 se váže na DSB a představuje jejich marker. Je zřejmé, že záření gama vytváří nejméně komplexní DSB, zatímco částice ²⁰Ne DSB nejvíce složité, a proto nejhůře opravitelné. Panel B srovnává mikroskopickou strukturu poškození DNA s ohledem na komplexitu DSB v buňkách (NHDF) ozářených pod úhlem 10°částicemi ¹¹B a ²⁰Ne. Opět můžeme pozorovat větší komplexitu poškození DNA v případě částic ²⁰Ne, přestože mají podobné LET jako částice ¹¹B. Legenda k panelu B: zelená – gH2AX (marker DSB), červená – 53BP1 (marker DSB), modrá – chromatin (TOPRO3).

VÝSLEDEK 2: SCIENTIFIC REPORTS (NATURE), 2018

Název výsledku: Změny struktury chromatinu a kolaps replikačních vidlic představují kritické defekty v kryoprezervovaných buňkách, jež jsou různě ovlivnitelné kryoprotektanty

Anglicky: Chromatin architecture changes and DNA replication fork collapse are critical features in cryopreserved cells that are differentially controlled by cryoprotectants

popis výsledku (rozsah max. 500 znaků)

Mražení buněk během kryoprezervace za studovaných podmínek nevede k rozsáhlé fragmentaci DNA, vyvolává však rozsáhlé změny struktury chromatinu a kolaps replikačních vidlic. Tyto defekty jsou různým způsobem redukovatelné kryoprotektanty. Naše výsledky tak napomáhají racionálnímu vývoji nových kryoprotektantů a mohou být důležité i z hlediska léčby nádorů (kryoablace).

odkaz na odpovídající publikaci: Falk M. et al. Scientific Reports (Nature), 2018, 8, 14694  IF= 4.259, decil 1, počet citací 1

spolupracující subjekt: Fyzikální ústav AVČR, Praha; Univerzita Wyoming, USA; Mendelova univerzita, Brno

kontaktní osoba. dr. Martin Falk

OBRÁZEK

Popis ilustrace: Defekty DNA vznikající v buňkách mamárního karcinomu (MCF7) následkem mražení (kryoprezervace). K fragmentaci chromatinu, projevující se tvorbou dvouřetězcových zlomů DNA (zelená + červená ohniska), za daných podmínek mražení víceméně nedochází. DSB se objevují pouze v určité frakci buněk a pouze v malém počtu (A). Většina buněk však vykazuje více či méně narušenou strukturu chromatinu vyššího řádu (B), přičemž rozsah poškození a frakce poškozených buněk významně závisí na použitém kryoprotektantu (bez kryoprotektantu jsou poškozeny téměř všechny buňky). U replikujících se buněk navíc dochází, bez výraznější závislosti na použitém kryoprotektantu, ke kolapsu replikačních vidlic (C), případně následně konvertovaných na DSB. Dvouřetězcové zlomy indukované pro porovnání 2 Gy záření gama jsou viditelné na panelu D. Legenda: zelená – gH2AX (marker DSB), červená – 53BP1 (marker DSB), modrá – chromatin (TOPRO3).