Стабильность при делении клеток
Ошибки во время деления клеток могут запустить развитие рака. Неудивительно, что этот центральный процесс контролируется множеством регуляторов. Исследовательская группа Алекса Бёрда в Институте молекулярной физиологии Макса Планка обнаружила ранее неизвестного ключевого игрока и то, как он обеспечивает необходимую стабильность распределению генетической информации, перепрофилируя давно изучаемый фактор клеточного транспорта.
Тело постоянно обновляет свои клетки. В пищеварительном тракте клетки живут всего несколько дней, а кожа обновляется раз в месяц. Этот процесс обеспечивается делением клеток. В идеале из одной клетки создаются две идентичные дочерние клетки. Однако равное распределение генетической информации через разделение и сегрегацию удвоенных хромосом в новые дочерние клетки очень чувствительно к ошибкам. Если ошибка не исправлена, такие клетки часто погибают из-за недостатка генетической информации. Хуже того, клетки могут выжить и передать ошибку следующим поколениям. Чем больше ошибок происходит, тем больше искажается генетическая информация. В результате клетки дегенерируют, что потенциально приводит к неконтролируемому делению и, в худшем случае, к развитию рака.
Чтобы избежать этой участи, клетка выработала множество контрольных механизмов, которые, среди прочего, могут исправлять ошибки на более поздних фазах деления. Контроль сегрегации хромосом зависит от способности клеток балансировать стабильность белковых трубок (микротрубочек), которые перемещают хромосомы по клетке. Микротрубочки образуют белковые филаменты, которые сначала захватывают хромосомы, располагают их в центре клетки и, наконец, разделяют поровну.
Однако связывание микротрубочек с хромосомами — это балансирование: если микротрубочки слишком хрупкие, хромосомы не выстраиваются правильно перед распределением. Если микротрубочки слишком стабильны, ошибки, допущенные во время захвата, нельзя исправить. Команда Алекса Бёрда обнаружила ранее неизвестный ключевой регулятор этих процессов — белок GTSE1, который способствует стабильности микротрубочек. Некоторые типы раковых клеток, у которых часто наблюдаются гиперстабильные микротрубочки и ошибки сегрегации хромосом, стабильно демонстрируют повышенный уровень GTSE1. Бёрд и его команда смогли показать, что если количество GTSE1 в этих раковых клетках снизить, во время распределения хромосом происходит меньше ошибок. Напротив, увеличение количества GTSE1 в нормальных клетках приводит к более высокой частоте ошибок при делении.
Решён загадочный механизм клеточного деления
В своей текущей работе учёные выяснили, как GTSE1 рекрутируется в клетке к микротрубочкам для их стабилизации. Неожиданно они обнаружили, что ключом стал хорошо известный игрок совершенно другого клеточного процесса — белок клатрин. Клатрин важен для транспорта жидкостей или частиц извне клетки внутрь, формируя везикулы. Бёрд и его коллеги показывают, что специфический механизм, с помощью которого клатрин рекрутируется для формирования везикул в клетке, перепрофилируется во время деления клетки, где клатрин взаимодействует с микротрубочками и использует этот механизм для рекрутирования GTSE1 для стабилизации микротрубочек. Эта работа подчёркивает замечательный способ, которым эволюция предоставляет клеткам пути для перепрофилирования белков для совершенно разных функций. Кроме того, молекулярное понимание белковых взаимодействий и путей, управляющих стабильностью микротрубочек и их нарушением при раке, может способствовать разработке агентов, предназначенных для терапевтического воздействия на эти процессы.
«Неправильное разделение хромосом во время деления клеток способствует развитию опухолей. Высокая частота ошибок сегрегации хромосом, характерная для опухолевых клеток, может обеспечивать меняющееся генетическое разнообразие, которое позволяет опухолям расти, выживать и противостоять химиотерапии. Вот почему важно лучше понять молекулярные механизмы, с помощью которых эти ошибки индуцируются в опухолевых клетках», — говорит Алекс Бёрд.