Число копий ДНК влияет на процесс гибели клеток, формирующий органы в эмбриональном развитии
В ходе эмбрионального развития запрограммированная гибель определённых клеток играет ключевую роль в формировании органов и обеспечении правильного роста. Эта гибель в некоторых случаях является следствием аутофагии — ключевого клеточного процесса, ответственного за деградацию и переработку повреждённых или ненужных клеточных компонентов, который, будучи доведённым до крайности, может привести к уничтожению самой клетки.
Исследователи из IRB Barcelona и IBMB(CSIC) под руководством доктора Жорди Казановы и доктора Панайотиса Янниоса выявили связь между аутофагией и полиплоидией — явлением, при котором клетки содержат множественные копии генетического материала. Они обнаружили сценарий, при котором уровень аутофагии значительно выше в клетках с несколькими копиями ДНК, и это может даже запускать запрограммированную гибель клеток.
Эта работа, опубликованная в журнале Autophagy, проливает свет на биологические процессы, формирующие организмы на ранних стадиях жизни, и открывает путь к лучшему пониманию болезней развития, а также рака.
«Полиплоидия — распространённое явление у многих видов, включая человека, и понимание её влияния на эмбриональное развитие может оказать значительное влияние на медицину», — поясняет доктор Казанова.
Клетки-предшественники и полиплоидия
Клетки-предшественники могут давать начало разным типам клеток. В случае модели животного, использованной в исследовании — мухи Drosophila melanogaster, — это личиночные клетки, сохраняющие способность формировать взрослый организм. Эти клетки не проявляют полиплоидии (имеют одну копию набора хромосом), что позволяет им пережить метаморфоз и стать частью взрослой особи.
«В случае рака часто встречаются клетки с несколькими копиями ДНК (полиплоидия), и это свойство может обеспечивать повышенную устойчивость, например, к химиотерапии. Поэтому важно понимать этот процесс», — добавляет доктор Янниос.
Полиплоидия в трахее плодовой мушки
Для изучения процесса исследователи использовали в качестве модели трахею мухи D. melanogaster, которая содержит клетки одного типа, часть из которых полиплоидны, а часть — нет.
«Работа с трахеей дрозофилы позволила нам сравнить клетки одного типа, некоторые из которых полиплоидны, а некоторые нет, и увидеть, как полиплоидия коррелирует с гибелью клеток во время метаморфоза», — объясняет первый автор работы доктор Беатрис Пино-Хименес.
В настоящее время команда работает над определением того, лучше ли полиплоидные клетки реагируют на стрессовые ситуации, и если да, то каковы лежащие в основе этого механизмы.