Как клетки выживают в условиях стресса: механизм и память

Новое исследование показывает, как клетки, включая раковые, переносят стресс и выживают. Международная команда учёных, опубликовавшая работу в Molecular Cell, выявила механизмы, которые используют клетки человека и мыши для выживания при тепловом шоке (42°C), восстановления исходной функции и даже передачи «памяти» о пережитом стрессе дочерним клеткам.

Ключевые открытия:

• Перепрограммирование транскрипции: Тепловой шок, вызывающий протеотоксический стресс из-за неправильного сворачивания и агрегации белков, полностью меняет транскрипционную программу клетки. В течение минут клетки переключаются в режим выживания: индуцируются сотни генов (включая гены шаперонов), подавляются тысячи других.
• Механизм быстрого восстановления: Подавленные гены сохраняются в быстро активируемом состоянии благодаря паузе транскрипционного аппарата в начале гена. После снятия стресса транскрипция возобновляется, и клетка за несколько часов возвращается к своей специфической программе.
• Память о стрессе: Клетка передаёт транскрипционную память о реакции дочерним клеткам. Гены, связанные с аутофагией (помогают избавляться от неправильно свёрнутых белков), активируются в них быстрее, если родительская клетка испытывала стресс.
• Стратегия выживания раковых клеток: В отличие от чувствительных эмбриональных фибробластов мыши, модель раковых клеток пережила множественные эпизоды стресса, сохранив скорость пролиферации. Эти «профессиональные выживальщики» также замедляют процессинг РНК на концах генов, чтобы снизить нагрузку на производство белков.

Исследование, проведённое с использованием метода Precision Run-On sequencing для мониторинга транскрипции с нуклеотидным разрешением, даёт новое понимание механизмов координации транскрипции, что может внести важный вклад в исследования таких заболеваний, как рак, болезни Хантингтона и Альцгеймера.