Учёные раскрыли механизм поддержания правильного числа хромосом в человеческих клетках

Исследователи из Лондонского университета королевы Марии (QMUL, Великобритания) обнаружили ключевой механизм, отвечающий за правильное расхождение хромосом во время деления клетки, что обеспечивает попадание полного набора в каждую новую клетку.

Как происходит деление

Во время деления материнская клетка делится на две дочерние. ДНК в материнской клетке, упакованная в виде хромосом, должна быть разделена на два равных набора. Для этого верёвкообразные структуры — микротрубочки — захватывают хромосомы в специальной области, называемой кинетохорой, и растаскивают ДНК.

Роль двух белков

Используя микроскопы высокого разрешения для наблюдения за живыми человеческими клетками, учёные обнаружили, что два белка — Aurora-B киназа и BubR1-связанная PP2A фосфатаза — действуют противоположно друг другу. Они добавляют или удаляют фосфатные группы соответственно, чтобы правильно контролировать прикрепление микротрубочек к хромосомам.

«Мы обнаружили, что баланс между киназой Aurora-B и фосфатазой, связанной с BubR1, важен для поддержания правильного числа хромосом в человеческих клетках», — отметил соавтор Дуччо Конти.

Значение открытия

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, помогает объяснить состояние анеуплоидии — когда клетки в итоге имеют неправильное число хромосом. Это состояние связано с рядом заболеваний:

• Рак: Агрессивные формы рака часто демонстрируют нерегулярное число хромосом. В то время как нормальные человеческие клетки обычно имеют 23 пары хромосом, раковые клетки могут иметь 50 или более.
• Редкие генетические нарушения: Например, мозаичная вариегированная анеуплоидия (MVA), при которой у пациентов отсутствует небольшая часть белка BubR1. Это приводит к микроцефалии, задержке роста и развития, неврологическим проблемам и повышенному риску рака.
• Проблемы с фертильностью и развитием: Включая рождение детей с неправильным числом хромосом, как при синдроме Дауна.

Перспективы применения

Понимание механизма открывает новые возможности:

1. Диагностика и лечение: Понимание причин анеуплоидии — первый шаг к созданию целевых методов лечения. Например, у пациентов с MVA, возможно, можно снизить уровень Aurora-B киназы, чтобы компенсировать потерю BubR1.
2. Репродуктивная медицина: Изучение уровней этих двух белков в кинетохоре может помочь в отборе здоровых яйцеклеток для ЭКО, повышая шансы на успешную беременность.

«Внося вклад в молекулярное понимание процесса сегрегации хромосом, эта работа поддержит будущую разработку прогностических маркеров или мишеней для лекарств при различных нарушениях, связанных с нерегулярным числом хромосом», — заключила руководитель исследования доктор Виджи Дравиам.