Фермент помогает раковым клеткам избегать генетической нестабильности
Исследователи выяснили, как клетки, лишённые опухолевого супрессора BRCA1, могут возобновить один из видов репарации ДНК, избегая остановки роста или гибели. Исследование опубликовано 21 января в The Journal of Cell Biology.
Белок BRCA1 способствует репарации двуцепочечных разрывов ДНК через гомологичную рекомбинацию. Без него клетки накапливают сломанные и сросшиеся хромосомы, что может остановить их рост. Несмотря на эту уязвимость, потеря BRCA1 часто усиливает аномальный рост.
Недавние исследования показали, что клетки без BRCA1 компенсируют потерю, снижая уровень белка 53BP1. Этот белок участвует в другом механизме ремонта — негомологичном соединении концов (NHEJ) — и препятствует ключевому этапу гомологичной рекомбинации. Учёные полагают, что в клетках без BRCA1 избыток 53BP1 вызывает чрезмерное NHEJ, ведущее к хромосомному хаосу. Устранив 53BP1, клетки могут возобновить гомологичную рекомбинацию. Это объясняет, почему клетки, лишённые BRCA1 и 53BP1, устойчивы к традиционной химиотерапии и ингибиторам PARP.
Команда под руководством Сусаны Гонзало из Медицинской школы Вашингтонского университета обнаружила, как раковые клетки снижают уровень 53BP1. Ранее было установлено, что некоторые мутантные фибробласты увеличивают выработку катепсина L — протеазы, разрушающей 53BP1. Этим же механизмом пользуются и клетки рака молочной железы с дефицитом BRCA1.
В эксперименте такие клетки сначала останавливали рост, но через две недели часть из них (названные BOGA-клетками) снова начинала делиться. В этих клетках был повышен уровень катепсина L и снижен уровень 53BP1. Удаление катепсина L или обработка витамином D (его ингибитором) предотвращали снижение 53BP1.
Для проверки, позволяет ли катепсин L возобновить гомологичную рекомбинацию, учёные отслеживали очаги повреждения ДНК, помеченные белком RAD51 (участвующим в этом процессе). В растущих BOGA-клетках с низким 53BP1 такие очаги присутствовали, а в остановивших рост — нет. Удаление катепсина L повышало уровень 53BP1 и уменьшало количество очагов RAD51.
BOGA-клетки, подвергнутые облучению, вызывающему разрывы ДНК, демонстрировали мало хромосомных дефектов. Количество этих дефектов возрастало после стабилизации уровня 53BP1 путём ингибирования катепсина L.
Анализ образцов опухолей пациентов с мутациями BRCA1 или с тройным негативным раком молочной железы показал высокий уровень ядерного катепсина L и сниженное количество 53BP1. Это указывает, что опухоли повышают уровень катепсина L в ядре, чтобы разрушить 53BP1 и восстановить гомологичную рекомбинацию.
«Это новый путь, объясняющий, как клетки рака молочной железы теряют 53BP1», — говорит Гонзало. Как именно клетки повышают уровень ядерного катепсина L, пока неясно.
Тройной негативный рак сейчас определяется по отсутствию рецепторов Her2, эстрогена и прогестерона. Данная работа предполагает, что другой набор маркеров — уровни 53BP1, катепсина L и рецептора витамина D в ядре — может помочь выявить пациентов, устойчивых к текущим методам лечения. Эти пациенты могут быть чувствительны к ингибиторам катепсина (некоторые уже проходят испытания на животных), которые могут блокировать гомологичную рекомбинацию и сделать клетки уязвимыми для других терапий.