Клеточный страж предотвращает деление клеток при отсутствии правильного механизма

Для успешного деления клетки пары хромосом должны выстроиться правильно, прежде чем их "разведут" по новым клеткам. Этому отчасти помогают структуры, называемые центриолями, которые служат якорем для микротрубочек — молекулярных стержней, образующих каркас клетки. Исследователи из Университета Джонса Хопкинса выяснили, что большинство клеток не делится без центриолей, и обнаружили причину: белок p53, уже известный своей ролью в предотвращении деления клеток по другим причинам, также отслеживает количество центриолей, чтобы не допустить потенциально катастрофического деления.

Результаты исследования будут опубликованы 6 июля в Journal of Cell Biology. Новые данные, а также новые инструменты для манипуляции центриолями, должны помочь понять, как p53 защищает клетки и как его дисфункция приводит к раку.

Клетки обычно имеют две центриоли, которые работают вместе, чтобы организовать микротрубочки. При подготовке к делению рядом с каждой существующей центриолью формируется новая. Затем каждая пара расходится к противоположным полюсам клетки. Микротрубочки, растущие от центриолей, помогают растащить хромосомы в разные стороны, чтобы каждая новая клетка получила по одной копии каждой хромосомы.

Чтобы понять роль центриолей, команде нужно было изучить поведение клеток без них. Однако полностью удалить центриоли надолго было сложно, так как клетка, чувствуя их отсутствие, создаёт новые с нуля. Чтобы преодолеть это, команда нацелилась на белок Plk4, необходимый для формирования центриолей. Они модифицировали Plk4 в клетках человеческой сетчатки так, чтобы он отправлялся в "клеточную мусорку" при добавлении растительного гормона ауксина.

Пока присутствовал ауксин, новые центриоли не формировались, и с каждым делением их число в клетке уменьшалось вдвое. К четвёртому делению у большинства клеток не осталось центриолей, и ни одна из них больше не делилась. Даже после удаления ауксина и восстановления Plk4 клетки отказывались делиться или создавать новые центриоли. Они попали в замкнутый круг: не могли делиться без новых центриолей, но и не могли создать центриоли, не начав процесс деления.

Протестировав несколько гипотез, команда обратилась к белку p53. Когда они остановили выработку p53 в клетках без центриолей, те снова начали делиться. Как и ожидалось, вновь образованные клетки имели множество хромосомных аномалий.

В заключительном эксперименте учёные восстановили Plk4 в клетках, лишённых как центриолей, так и p53. Поскольку p53 не мешал делению, возврата Plk4 оказалось достаточно, чтобы клетки с нуля начали формировать центриоли заново.

Исследователи планируют продолжать изучение формирования новых центриолей и того, как p53 обнаруживает их отсутствие и блокирует деление. «Девяносто процентов человеческих опухолей имеют хромосомные аномалии, и многие из них становятся возможными из-за мутаций в p53», — отмечает руководитель исследования. — Если центриолей нет, чтобы обеспечить правильное расхождение хромосом, p53 выступает в роли резервной защиты. Это важный предохранительный механизм».