Учёные обнаружили мощный тормоз клеточного деления

Белковый комплекс SWI/SNF, который разрыхляет плотно упакованную ДНК, также является сильным ингибитором клеточного деления в тот момент, когда клетки приобретают специализированные функции. Это важную ингибиторную функцию обнаружили профессор Сандер ван ден Хёвел и PhD-исследователь Сюзан Рёйтенберг (оба из Утрехтского университета). Как именно деление клеток останавливается в нужный момент, пока неизвестно в деталях, но неограниченное продолжение деления — это крупный шаг к образованию рака. В каждой пятой человеческой опухоли SWI/SNF дефектен. Это может играть роль в неограниченном делении опухолевых клеток. Ведущий журнал Cell опубликовал открытие онлайн 2 июля. Исследование финансировалось NWO через программу Open Programme.

Ремоделирование хроматина

SWI/SNF регулирует доступность ДНК. Внутри клетки длинные цепи молекул ДНК упакованы в гораздо более компактную форму — хроматин. Правильно функционирующий SWI/SNF делает плотно упакованную ДНК немного более рыхлой в нужный момент и в нужном месте. В результате гены, необходимые, например, для деления клеток, становятся доступными (это позволяет деление) или недоступными (это тормозит деление). Это разрыхление ДНК называется ремоделированием хроматина. Когда SWI/SNF работает неправильно, ремоделирование нарушается, и следствием может быть неограниченное деление клеток. Известны и другие системы, которые могут частично тормозить деление, но SWI/SNF оказался самым важным фактором остановки деления.

Взрывное клеточное деление

Рёйтенберг и Ван ден Хёвел изучали различные тормоза деления на прозрачном черве длиной 1 мм (Caenorhabditis elegans). Это крошечное животное часто используется как модельная система для изучения сложных процессов у человека. Точное количество делений каждой клетки, необходимое для развития яйца червя во взрослую особь, известно. Под микроскопом этот рост легко отслеживать от деления к делению.

В этом исследовании учёные модифицировали ДНК червей так, чтобы можно было выключать (нокаутировать) гены определённых белков в конкретных клетках. Кроме того, животные были изменены для испускания флуоресцентного света. Если ген нокаутирован, производство соответствующего белка останавливается, и флуоресцентный цвет клетки меняется с красного на зелёный. С этим подходом можно точно увидеть, когда выключенный белок является ингибитором деления: тогда возникают большие количества зелёных флуоресцентных дочерних клеток.

Клетки червей, в которых исследователи нокаутировали известные ингибиторы, действительно делились больше нормы. Однако деление вышло из-под контроля по-настоящему, только когда учёные также нокаутировали SWI/SNF. Рёйтенберг: «Этими результатами мы показали, что ремоделирование хроматина невероятно важно для контроля клеточного деления».

Будущее

Разработка этой системы нокаута, с помощью которой гены можно включать и выключать по желанию, делает C. elegans привлекательной моделью для исследования рака и открывает возможности для новых исследований механизмов развития животных и человека. Сюзан Рёйтенберг защитит свою PhD-диссертацию по этому исследованию 16 сентября 2015 года.