Учёные раскрыли химическую основу таймера деления клеток — возможной мишени для терапии рака

Клетки человека делятся по таймеру — у каждой есть минимум 30 минут, чтобы разделить генетический материал между ядрами двух дочерних клеток. Исследователи из KU Leuven (Бельгия) выяснили, как этот таймер включается и выключается. Их открытие открывает перспективы для лечения рака, поскольку постоянная работа таймера остановила бы деление раковых клеток.

Создание новой ткани и замена мёртвых или повреждённых клеток — это процессы клеточного деления. Например, клетки кожи живут около месяца, после чего заменяются новыми. Учёным известно, что у клеток есть встроенный таймер, обеспечивающий деление минимум за полчаса. Но механизм работы этого таймера оставался загадкой.

Деление клетки подразумевает равномерное распределение хромосом между дочерними клетками, объясняет старший автор Матьё Боллен. Сначала хромосомы клетки дублируются. Затем два веретена с микротрубочками прикрепляются к этим хромосомам, позволяя разделить две копии каждой хромосомы и оттянуть их в противоположные стороны. Так хромосомы равномерно делятся между двумя новыми ядрами. Затем происходит само деление, создавая две генетически идентичные родительской клетке дочерние клетки.

Если всё прошло хорошо. А так бывает не сразу. Часты временные проблемы с прикреплением микротрубочек к реплицированным хромосомам. Иногда отсутствует связь, и хромосома не попадает в дочернюю клетку. В других случаях микротрубочки тянут обе копии к одной дочерней клетке. Результат — дочерняя клетка с одной лишней или одной недостающей хромосомой. Эти мелкие ошибки обычно приводят к гибели клетки. Но они также могут ускорить процесс деления, как иногда бывает в раковых клетках.

Первый автор работы, доктор Цзюньбинь Цянь, обнаружил, что таймер даёт клеткам время исправить проблемы с прикреплением. В начале процесса деления биохимические часы начинают тикать, когда к ключевому белку присоединяется фосфатная группа. Примерно через полчаса эта фосфатная группа снова удаляется. Всё это время распределение хромосом приостановлено, что позволяет клетке добавить отсутствующие связи и исправить неверные.

Таймер имеет потенциал для терапии рака, продолжает Боллен. Нужно предотвратить деление и распространение раковых клеток. Некоторые современные методы лечения рака нацелены на микротрубочки в клетке. Один из примеров — препарат Таксол, производимый из обрезков тиса. К сожалению, такие препараты токсичны и имеют множество нежелательных побочных эффектов. Раковые клетки также вырабатывают устойчивость к этим веществам. Теперь, когда мы знаем, как работает таймер деления клеток, мы можем начать поиск препаратов, которые держат таймер включённым. Это останавливает деление клеток, что в конечном итоге приводит к гибели раковых клеток. Вместе с существующими методами лечения это может стать эффективной комбинированной терапией, поскольку атака на раковые клетки будет вестись по нескольким фронтам.

Исследование опубликовано в журнале Molecular Cell.