Лента TH Новости Биоинженерия


Механизм «Аве Мария» спасает клетки с сильно поврежденными хромосомами

∴ 274

Понимание механизмов, связанных с ремонтом хромосом, привело ученых к новым стратегиям борьбы с раком. Более того, воздействуя на хромосомы, врачи могут видоизменять организмы более свободно, чем раньше.

377

ДНК, жизненно важная субстанция для жизни клетки, что упакована в хромосомы, и существуют различные контрольно-пропускные пункты, механизмы ремонта и другие клеточные механизмы для поддержания целостности хромосом во время роста и деления клеток. Однако эти механизмы могут дать сбой, и клетка может попытаться разделить на две дочерние клетки с свободным фрагментом хромосом, отделившимся от сломанной хромосомы.

Уильям Салливан называет это «наихудшим сценарием» для клетки. К потенциальным последствиям относятся гибель клеток или раковая клетка, которая выходит из-под контроля. Но Салливан, профессор молекулярной, клеточной и биологии развития в UC Santa Cruz, обнаружил, что у клетки все еще есть еще один трюк в рукаве, чтобы спасти сломанную хромосому.

Последние результаты работы лаборатории Салливана, раскрывают новые аспекты замечательного механизма, который переносит сломанные хромосомы через процесс деления клеток, чтобы их можно было ремонтировать до полного восстановления функциональности, в дочерних клетках. Салливан изучал этот процесс на мухах Drosophila melanogaster. Его лаборатория создала штамм мух, в которых нарушенные хромосомы являются общими из-за экспрессии фермента, расчленяющего ДНК.

У нас есть мухи, у которых 80 процентов клеток имеют двойные повреждения в ДНК, но сами мухи в полном порядке. У клеток есть этот удивительный механизм, названный нами «Аве Мария».Уильям Салливан, профессор молекулярной, клеточной и биологии развития в UC Santa Cruz.

Механизм включает создание ДНК-троса, который действует как спасательный круг, чтобы поддерживать сломанный фрагмент, связанный с хромосомой. Мощные новые методы микроскопии позволяют исследователям наблюдать весь процесс в живых клетках, используя яркие флуоресцентные метки, выделяющие хромосомы и другие клеточные компоненты.

Когда клетка проходит процесс деления, она дублирует свои хромосомы, чтобы сделать один набор для каждой из дочерних клеток. Мембрана вокруг ядра, которая удерживает хромосомы отдельно от остальной части клетки, разрушается. Два набора хромосом затем выстраиваются в линию и разделяются на противоположные стороны клетки, раздвигаются структурой микротрубочек, называемых шпинделями. Новая ядерная оболочка образуется вокруг каждого набора хромосом, а новые клеточные мембраны разделяют две дочерние клетки.

Исследования Салливана показали, что фрагменты хромосом не отделяются от остальных хромосом, но втягиваются позже непосредственно перед закрытием новой образующейся ядерной мембраны.

Тетра ДНК, похоже, не позволяет ядерному конверту закрываться, а затем фрагмент хромосом успешно проскальзывает прямо в последний момент.Уильям Салливан, профессор молекулярной, клеточной и биологии развития в UC Santa Cruz.

Однако, если этот механизм выходит из строя, а фрагмент хромосом выходит за пределы ядра, последствия оказываются ужасными. Фрагмент образует «микроядра» с собственной мембраной и становится склонным к обширным перестройкам его генетического материала, который затем может быть повторно включен в хромосомы во время следующего деления клеток. Микронуклеи и генетические перестройки обычно наблюдаются в раковых клетках.

Мы хотим понять механизм, который предотвращает это. В настоящее время мы определяем гены, ответственные за создание ДНК-троса, которые могут стать перспективными новыми целями для следующего поколения раковой терапии.Уильям Салливан, профессор молекулярной, клеточной и биологии развития в UC Santa Cruz.

Профессор Салливан только что получил новый четырехлетний грант в размере 1,5 млн. долларов от Национального института общих медицинских наук для продолжения этого исследования.

Филипп Дончев