Роль лизосом и аутофагии в митозе и хромосомной нестабильности
Исследователи из Института биомедицинских исследований Бельвитже (IDIBELL) и Университета Барселоны (UB) в сотрудничестве с учёными из клиники Майо и Университета Миннесоты установили, что лизосомы и процессы аутофагии активны во время митоза и необходимы для правильного деления клетки. Лизосомы и аутофагия устраняют и перерабатывают повреждённые клеточные компоненты; их дисфункция связана с рядом заболеваний, включая рак, нейродегенерацию и расстройства, ассоциированные со старением.
В исследовании, опубликованном в журнале Autophagy, команда под руководством доктора Каролин Маувезин показала, что лизосомы активны и избирательно деградируют специфические белки во время митоза. Нарушение функции лизосом приводит к ошибкам в разделении хромосом.
Изучение этой роли привело к другому открытию. При дефектном разделении хромосом дочерние клетки демонстрируют ядро тороидальной (кольцевидной) морфологии, с отверстием в центре. Эта особая морфология представляет собой потенциальный новый биомаркер для идентификации клеток с хромосомной нестабильностью.
«Исследование связывает два крупных направления клеточной биологии: аутофагию и деление клетки. В контексте рака препараты, специфически влияющие на каждый из этих процессов, изучаются как терапевтические стратегии. Наши результаты дают новую перспективу, связывающую эти два ключевых процесса, вовлечённых в опухолевую пролиферацию», — говорит доктор Каролин Маувезин.
Тороидальное ядро — новый биомаркер хромосомной нестабильности
В работе впервые описано, что клетки, перенёсшие ошибки при разделении хромосом (из-за нарушений функции лизосом или других стрессов), после деления имеют ядро тороидальной морфологии.
Доктор Эухения Альмасельяс, первый автор исследования, отмечает: «Митоз — быстрый процесс, занимающий короткое время, поэтому обнаружение ошибок в такой малой доле клеток очень сложно. Вот почему тороидальное ядро — такой интересный биомаркер: оно позволяет детектировать клетки, перенёсшие митотические ошибки, в гораздо большей популяции клеток».
До сих пор единственным биомаркером для определения хромосомной нестабильности был микроядер. Работа под руководством доктора Маувезин представляет тороидальное ядро как новый дополнительный инструмент для её обнаружения.
Лизосомы и аутофагия в митозе
Участие лизосом и аутофагии в митозе остаётся спорной темой: одни исследования предполагают их неактивность для защиты генетического материала от деградации, другие указывают на определённую активность. В данном исследовании на различных опухолевых клеточных линиях было обнаружено, что лизосомы и аутофагия активны во время митоза и необходимы для этого процесса.
Исследовательская группа идентифицировала более 100 новых белков, специфически деградируемых лизосомами во время митоза. Среди них найдены белки, непосредственно участвующие в сегрегации хромосом, что подтверждает ключевую роль этих органелл для правильного деления клетки. Эта работа служит основой для изучения механизмов, ответственных за деградацию ключевых митотических белков для предотвращения хромосомной нестабильности.