Клеточное деление: Долгая помолвка перед обязательством

Исследователи из Weill Cornell Medicine обнаружили, что прежде чем клетка полностью вступит в процесс деления на две новые клетки, она может находиться в течение многих часов, иногда более суток, в обратимом промежуточном состоянии, чтобы убедиться в целесообразности этого шага. Это открытие фундаментальной особенности биологии, включая детали механизмов и динамики, может помочь в разработке будущих методов лечения рака и других заболеваний.

В исследовании, опубликованном 26 июня в Nature, ученые разработали новые инструменты для отслеживания во времени состояния активации транскрипционного фактора E2F, давно известного как главный переключатель для инициации деления в клетках млекопитающих. Неожиданно они обнаружили, что E2F, прежде чем быть полностью активированным, может длительно находиться в состоянии частичной и обратимой активации. Это состояние может завершиться либо полным вступлением в деление, либо возвратом в обычное неделящееся "покоящееся" состояние.

Хотя роль этого состояния перед обязательством к делению еще не до конца ясна, оно, по-видимому, является предохранительным механизмом для предотвращения неадекватного деления и может также активировать функции репарации ДНК. В любом случае, это, вероятно, базовый и ранее неизвестный аспект клеточной биологии, имеющий значение для понимания рака, заживления ран и других процессов, связанных с делением клеток.

"Мы подозреваем, например, что некоторые типы раковых клеток задерживаются в этом промежуточном состоянии перед делением, чтобы повысить свои шансы на выживание", — сказал старший автор исследования доктор Тобиас Майер.

Используя новые методы для отслеживания статуса E2F в отдельных клетках, первый автор исследования доктор Юми Конагая наблюдала, что E2F, активируемый множественными химическими модификациями — фосфорилированиями, часто остается в протяженном, частично активированном "подготовленном" состоянии, в котором произошли не все необходимые фосфорилирования.

"Стало ясно, что клетки могут задерживаться в этом подготовленном состоянии более суток, прежде чем вернуться в покой или перейти к делению", — отметила доктор Конагая.

Исследователи полагают, что это промежуточное состояние дает клеткам время для интеграции обычно флуктуирующих сигналов, сглаживая этот "шум" и снижая вероятность неадекватного деления. Они также предполагают, что это состояние может облегчать репарацию ДНК, поскольку клетки в нем демонстрируют признаки активации соответствующих процессов.

"Раковые клетки часто гибнут при делении из-за накопленных повреждений ДНК, но это промежуточное состояние индуцирует механизмы репарации. Возможно, некоторые виды рака используют это состояние, чтобы восстановиться перед делением", — пояснил доктор Майер.

Ученые планируют продолжить работу, изучая роль этого промежуточного состояния в раковых заболеваниях. В принципе, зная характерный паттерн фосфорилирования для этого состояния, можно разработать тесты для идентификации опухолей в этой фазе, что может помочь в оптимизации лечения.