Клетки адаптируются к потере генов, ранее считавшихся жизненно важными

Исследователи A*STAR обнаружили, что дрожжевые клетки могут выживать даже при отсутствии определённых «необходимых» генов. Это удивительное открытие имеет серьёзные последствия для понимания того, как клетки адаптируются к сложным условиям, и для решения проблемы лекарственной устойчивости.

До сих пор необходимый ген определялся как критически важный для выживания клетки. Если его «выключить», клетка погибнет. Это классическое определение лежит в основе многих методов лечения: лекарства разрабатываются для блокировки необходимых генов в раковых клетках и патогенных микробах, чтобы уничтожить их.

Однако Джулия Ранкати, Норман Павелка и их коллеги из Института медицинской биологии A*STAR и Сингапурской иммунологической сети показали, что картина не столь однозначна. Они выяснили, что со временем дрожжевые клетки могут пройти эволюционные процессы, позволяющие им адаптироваться к отсутствию определённых генов, ранее считавшихся необходимыми.

Это означает, что существует три категории генов: неэволюционирующие необходимые гены, необязательные гены и целый спектр генов между этими двумя крайностями, которые команда назвала эволюционирующими необходимыми генами. «Наше исследование показывает, что некоторые необходимые гены более необходимы, чем другие», — поясняет Ранкати.

Исследователи провели многоэтапный эксперимент на дрожжевых клетках, у которых был «выключен» один из примерно 1000 генов, считавшихся необходимыми. Клетки культивировали в течение нескольких дней, чтобы дать им время эволюционировать в ответ на потерю гена. Из примерно 1000 исследованных генов 88 были идентифицированы как эволюционирующие необходимые.

Открытие вызвало широкий спектр реакций в генетическом сообществе. «Пока мы сталкивались с реакциями, охватывающими весь спектр от "Конечно, мы видим, что это происходит постоянно!" до "Этого не может быть. Вы, должно быть, ошиблись!"», — говорит Ранкати.

Это также имеет глубокие последствия для открытия и разработки лекарств. Фармацевтические компании часто вкладывают миллиарды долларов в разработку перспективного кандидата в препараты, чтобы спустя несколько лет обнаружить, что он бесполезен из-за возможного развития устойчивости. Но теперь, нацеливаясь на истинно необходимые гены, а не на эволюционирующие необходимые, они имеют гораздо больше шансов найти препарат, к которому устойчивость не развивается.

Команда намерена приблизить эти результаты к более сложным системам. «Следующим большим шагом будет перенос этих исследований на млекопитающих», — говорит Ранкати. «Мы уже планируем провести полногеномный скрининг, чтобы проверить способность к эволюции человеческих клеток, из которых удалены необходимые гены».