Обнаружен клеточный механизм защиты от рака

Генетики обнаружили механизм, который приводит к запрограммированной гибели потенциально больных клеток. На обложке статьи автор нового исследования Сюзанна Хельмут

Сюзанна Хельмут и Олаф Стемманн из кафедры генетики Университета Байройта обнаружили естественный защитный механизм, который приводит к запрограммированной гибели потенциально больных клеток. Он защищает от рака, который может развиться в результате нерегулярного распространения генетической информации в дочерние клетки. Результаты, опубликованные в журнале Nature 8-го апреля, предлагают многообещающие подходы для лечения рака.

В этом исследованием ученые Университета Байройта следят за регулированием деления клеток. Строгая регуляция ключевого фермента во время деления клеток является предпосылкой для развития здоровых дочерних клеток. Если сепарация активируется слишком рано, существует риск клеточного превращения в злокачественные раковые клетки.

Переопределенные белки вызывают гибель больных клеток

Генетики Байройта обнаружили ранее неизвестный защитный механизм клетки. Именно само деление предотвращает угрожающие последствия ее преждевременной активности: оно заставляет делящую клетку совершать самоубийство, процесс, известный как апоптоз. Это происходит потому, что сепарация повторно назначает два белка, которые обычно противодействуют апоптозу. Это белки MCL1 и BCL-XL. В здоровой клетке они предотвращают гибель белка BAK. Тем не менее, когда сепарация становится активной слишком рано, она разрезает эти два белка. В результате они больше не могут выполнять свою функцию защиты клеток, и BAK может вызвать апоптоз. 

Аварийный механизм защиты от генетической неисправности

Основываясь на этих выводах, Хельмут и Стемманн обнаружили еще один важный механизм в процессе деления клеток. Он отделяет запасные здоровые клетки и фактически атакует белки MCL1 и BCL-XL в случае неизбежного патологического развития клеток.

Отделение подготовлено для этой атаки, как только два белка были модифицированы фосфатными группами. Фермент NEK2A отвечает за эту маркировку или фосфорилирование белков. Дело в том, что NEK2A разлагается относительно рано в ходе развития клеток. Прежде чем клетка начинает делиться, фермент исчезает при условии, что контрольная точка сборки функционирует и может гарантировать, что деление клетки происходит упорядоченным образом. В этом случае деление выполняет свои функции в нужное время, не имея возможности идентифицировать и атаковать уже не фосфорилированные MCL1 и BCL-XL. Однако, если контрольная точка сборки неисправна, процесс деления клетки ускоряется: и пока NEK2A все еще присутствует в клетки, деление становится активным. 

Слева: в здоровой клетке деление становится активным только после того, как NEK2A уже разложился – MCL1 и BCL-XL не расщепляются. Справа: в клетках с дефектной сборкой деление клеток ускоряется. Ферментативная активность NEK2A и отдельное своевременное перекрытие (пурпурная область) – запускают апоптоз. Image: Olaf Stemmann.

Хельмут и Стемманн называют это взаимодействие двух обнаруженных ими ферментов как «минимальная продолжительность контрольной точки раннего митоза». Это аварийный механизм, который вступает в действие, как только контрольная точка дефектного узла вызывает неправильную сегрегацию хромосом, связанную с риском канцерогенеза.

Новый подход к терапии рака

Результаты исследования могут «предложить несколько отправных точек для новых методов лечения рака. Например, в течение достаточно долгого времени было признано, что MCL1 и BCL-XL часто сильно перепроизводятся в раковых клетках. Однако в этих случаях два белка защищают неправильные клетки. Они предотвращают раковые клетки от апоптоза, который должен был бы индуцироваться белками, такими как BAK. Следовательно, многообещающим подходом в борьбе с раком может стать поощрение раздельно-зависимой трансформации MCL1 и BCL-XL в проапоптотические факторы, потому что это было бы особенно вредно для больных клеток. Мы намерены и впредь использовать этот подход в различных исследовательских группах, например, в области клинической онкологии и разработки лекарственных препаратов.

DOI: 10.1038/s41586-020-2187-y

Вас также может заинтересовать:

Любители горячего чая на 90% чаще заболевают раком пищевода

ИИ делает диагностику рака более точной и быстрой