Сверхусердные стражи клеточной мембраны могут повышать риск развития рака
Исследователи из Университета Осло (UiO) и Университетской больницы Осло (OUS) обнаружили, как возникают разрушительные изменения в нашем геноме, что может привести к раку. Результаты опубликованы в журнале Nature Cell Biology.
Ядро клетки, содержащее геном, окружено ядерной мембраной (оболочкой), которая защищает генетическую информацию. Ранее было показано, что давление и силы из внешней среды могут повреждать эту мембрану.
«Требуется быстрый ремонт, чтобы предотвратить повреждение генома. Повреждённый геном может привести к раку», — говорит руководитель исследования Коэн Кампстейн.
В 2015 году учёные из Осло обнаружили механизм ремонта ядерной мембраны. Молекулярная машина ESCRT, состоящая из белков, обнаруживает отверстия в мембране и «зашивает» их, формируя небольшие нити.
«Если этот процесс не работает, это пагубно влияет на нашу генетическую информацию. Поэтому ESCRT считается стражем нашего генома», — поясняет исследователь Марина Вьетри, первый автор работы.
Однако новое исследование показало, что система ESCRT не справляется со своей ролью стража в небольших структурах, называемых микроядрами.
Разрушение микроядер может привести к раку
При делении клетки хромосомы должны распределиться так, чтобы каждая дочерняя клетка получила 23 пары. Иногда хромосома остаётся позади и образует собственное маленькое микроядро.
«Это происходит довольно часто, и эти микроядра обычно быстро удаляются иммунной системой организма», — объясняет Марина Вьетри.
Однако иногда микроядра накапливаются, и их наличие в клетках пациентов с раком давно ассоциируется с плохим прогнозом.
Мембраны микроядер намного слабее мембран клеточных ядер и почти никогда не ремонтируются при повреждении. Вместо этого повреждение приводит к деформации микроядра, в результате чего хромосома внутри него разбивается на мелкие фрагменты.
«Этот процесс, называемый хромотрипсисом, является движущей силой в развитии рака», — говорит Коэн Кампстейн.
Сверхусердные стражи в клетках наносят значительный ущерб
Исследователи обнаружили, что за коллапс микроядер ответственна система ESCRT. При повреждении мембраны микроядра некоторые компоненты ESCRT накапливаются в непропорционально больших количествах.
Вместо помощи в ремонте это накопление белков ESCRT срывает процесс восстановления и вызывает серьёзные изменения на поверхности микроядра.
«Это можно сравнить с тем, как стражи настолько усердствуют в своей работе, что собираются в слишком большом количестве в одном месте и в итоге повреждают то, что должны защищать», — говорит Коэн Кампстейн.
Эти изменения, в свою очередь, вызывают напряжение и повреждение хромосомы, которая в конечном итоге фрагментируется.
«Следовательно, вопреки своей работе стража, система ESCRT фактически усугубляет повреждения в микроядрах», — заключает он.
Открытие даёт толчок исследованиям рака
«Это исследование может оказать большое влияние на разработку будущих методов лечения рака и даёт фундаментальные биологические знания», — говорит Коэн Кампстейн.
Хотя разрушение микроядер может способствовать развитию рака, в настоящее время испытываются новые методы лечения, которые фактически приводят к созданию большего количества микроядер. Это делается для ослабления раковых клеток и пробуждения иммунной системы организма, чтобы она атаковала клетки внутри опухолей.
«Детальное выяснение механизмов позволит исследователям и клиницистам адаптировать методы лечения рака», — говорит Кампстейн. Этого можно достичь, манипулируя процессами, регулирующими ремонт мембран, чтобы повысить шансы на выживание пациентов.