Клетки, избежавшие запрограммированную смерть, превращаются в канцерогенные

 

Хромосома с защищающими теломерами, центромеры помогают хромосомам сохранять нужное напрвление. Photo NIH.jpg

Хромосома с защищающими теломерами, центромеры помогают хромосомам сохранять нужное напрвление. Photo National Human Genome Research Institute

3 октября 2008

 

 

Когда хромосомы в клетках теряют свои концы, клетка обычно самоуничтожается, препятствуя генетическим повреждениям. Последние исследования учёных из Университета Юта, США, показывают, каким образом некоторым повреждённым клеткам удаётся избежать самоуничтожения, что ведёт к процессу канцерогенеза. Детальное изучение этого процесса в будущем может открыть новые пути лечения рака. Новое исследование на фруктовых мушках впервые показывает, как потеря всего лишь одной теломеры—конца хромосомы, может привести к нарушениям в клеточных хромосомах, отвечающих за сохранность ДНК и генетической информации. Как отмечает руководитель данного исследования, профессор биологии в Университете Юта Кент Голик (Golik), потеря одной теломеры—это начало пути клетки по дороге к раку.

Фруктовые мушки имеют 4 пары хромосом, люди—23. Каждая хромосома имеет два конца—теломеры, часто сравниваемые с пластмассовыми концами шнурков. Когда эти концы теряются или ломаются, шнурки начинают истрёпываться. Предыдущие исследования показали, что старение и канцерогенез связаны с потерей или укорачиванием теломер.

Для защиты организма от рака большинство клеток с повреждёнными теломерами, совершают апоптоз (запрограммированную смерть). Но исследователям удалось показать, как клеткам фруктовых мушек с отсутствующей теломерой иногда удаётся избежать самоуничтожения, и эти клетки продолжают делиться, развивая ранние характеристики канцерогенных клеток.

 

В норме при повреждении хромосомы, клетка, несущая эту хромосому, включает действие гена p53, помогающего уничтожить такую клетку. Мутируя, p53 перестаёт выполнять свою функцию. Именно поэтому во всех видах рака обнаруживается мутантный ген p53.

Исследователи обнаружили, что функционирование нормального гена p53 и так называемых контрольных протеинов Chk1 и Chk2 заставляет клетку фруктовой мушки с отсутствующей теломерой совершить самоуничтожение.

Кроме того, было обнаружено, что ещё не мутировавшие клетки с отсутствующей теломерой случайно избегают самоуничтожения и продолжают размножаться. Потомство таких клеток накапливает дефекты, включая нарушение количества хромосом, или хромосом с захваченными и перепутанными частями других хромосом. Эти дефекты являются признаками канцерогенных клеток.

Одной из возможных причин, позволяющей клетке избежать самоуничтожения, является способность в дочерних клетках восстанавливать утраченные теломеры. Все канцерогенные клетки знают, как восстановить отсутствующие теломеры, тем самым сохраняя способности к выживанию и продолжая бесконтрольно делиться.

Теломеры состоят из цепочек ДНК, повторяющихся сотни раз. Протеины, связывающие ДНК, формируют шапочку теломеры, защищающую кончик хромосомы.

У людей клетки в определённых тканях, как, например, кожа, продолжают делиться в процессе жизни. Каждый раз после деления теломера укорачивается, в редких случаях часть хромосом больше не защищается. Было высказано предположение, что это и служит триггером для запуска процесса канцерогенеза. Предыдущие исследования были проведены только на клетках дрожжей или культивированных животных клетках. Новое исследование на фруктовых мушках показывает, что именно потеря теломеры ведёт к канцерогенезу.

Для инициирования процесса утери теломер фруктовым мушкам методом генетической инженерии вводили ген дрожжей, который продуцировал энзим, нарушавший соединения ДНК. Большинство клеток с такими нарушениями умирали, но выжившие аккумулировали ненормальные хромосомы в клетках, имевших уже все характеристики канцерогенных клеток.

Потом опыты были повторены с введением в организмы мушек мутантных генов p53 и протеинов Chk1 и Chk2, что ещё сильнее уменьшило возможности нарушенных клеток самоуничтожаться.

У нормальных мушек при потере теломер выживает только 10-20% клеток с повреждениями, в генетически видоизменённых мушках выживало до 75% клеток, несмотря на отсутствующую теломеру.

Учёным удалось чётко проследить механизм запуска сигнала в повреждённых клетках на протеин Chk2, активирующий ген p53, а затем и протеин Chk1. Этот механизм не был ранее известен. То, что ген p53 способствует апоптозу, уже давно было известно, но впервые был прослежен альтернативный вариант клеточного самоуничтожения при отсутствующей теломере, без использования гена p53, с восстановлением других генетических составных частей (Chk2).

Ссылки по теме:

EurekAlert
Science Daily
Biology News Net

Comments on this entry are closed.