В отличие от нормальных клеток, которые делятся ограниченное количество раз до того момента, пока не достигнут зрелости или не погибнут, раковые клетки способны делиться неограниченное количество раз. Ученые из Института Биологических Исследований Солка (Salk Institute for Biological Studies) раскрыли один из важнейших механизмов, который лежит в основе бессмертия раковых клеток.
Результаты исследования были опубликованы 22 апреля в журнале Molecular Cell. В статье описаны бывшие до настоящего времени неизвестными структуры на концах хромосом, которые могут быть важнейшей составляющей биологического «эликсира молодости». Это превращает обнаруженные структуры в привлекательную мишень для разработки новых химиотерапевтических препаратов, направленных на уничтожение раковых клеток.
«Ученым по-прежнему не понятно, как именно раковые клетки избегают гибели, но, как мы думаем, нам удалось разрешить небольшую часть этой головоломки», - говорит руководитель исследовательской группы, профессор Ян Карлседер (Jan Karlseder).
Краеугольным камнем теории, объясняющей бессмертие раковых клеток, является способность этих клеток сохранять в процессе деления невредимыми теломеры хромосом, которые в норме укорачиваются после каждого деления клетки. Теломеры можно сравнить с биологическими часами клетки, отсчитывающими ее возраст. В конце концов теломеры исчезают, и клетки вступают в стадию задержки пролиферации, которую иначе называют клеточным старением. Для того, чтобы избежать неминуемой гибели, около 90% раковых клеток человека используют молекулярный механизм, приводящий к значительному повышению концентрации фермента под названием теломераза. Этот фермент достраивает теломеры, что позволяет раковым клеткам повернуть биологическое время вспять. В других 10% раковых клеток работает механизм, известный как альтернативное удлинение теломер (alternative lengthening of telomeres или ALT).
«Несмотря на то, что альтернативное удлинение теломер – редкое явление, изучение этого феномена необходимо потому, что на опухоль может не подействовать противораковая терапия, направленная на ингибирование активности фермента теломеразы в связи с активацией процесса альтернативного удлинения теломер. Именно поэтому для успешной борьбы с онкологическим заболеванием необходим двунаправленный подход», - объяснила первый автор статьи, докторант Лиана Оганесян (Liana Oganesian).
В отличие от теломеразы, которая достраивает ДНК теломер, в процессе альтернативного удлинения теломер целостность хромосом восстанавливается путем гомологичной рекомбинации. В нормальных клетках процесс гомологичной рекомбинации необходим для исправления поврежденной ДНК. При этом неповрежденные участки ДНК, имеющие такую же последовательность нуклеотидов, используются как шаблон для восстановления участка поврежденной ДНК. Раковые клетки человека обладают уникальной способностью – они используют похожий на процесс рекомбинации механизм для восстановления утраченной теломерной ДНК. Однако ученым мало что известно об особенностях этого процесса в опухолевых клетках.
Ученые под руководством Карлседера пытались получить новые данные о биологических инструментах, которые используют клетки опухоли, способные к процессу альтернативного удлинения теломер, для поддержания своего бессмертия. Команда исследователей обнаружила структурный «маячок» под названием С-конец, который представляет собой цепочку ДНК, богатую азотистым основанием цитозином (С), который крепится к концам теломер. Результаты исследования оказались неожиданными, ведь согласно общепринятой концепции, оба конца хромосом клеток млекопитающих обычно заканчиваются одноцепочечной последовательностью ДНК, насыщенной гуанином (G).
Внимательно изучив концы хромосом, Оганесян обнаружила, что приблизительно половина теломер раковых клеток, способных совершать альтернативное удлинение теломер, имеют специфический С-конец. В то же время в нормальных клетках человека такой конец теломер встречался в десятки раз реже.
«Этот участок ДНК отсутствует у раковых клеток, в которых работает фермент теломераза. Можно предположить, что С-конец является уникальной характеристикой раковых клеток, в которых происходит альтернативное удлинение теломер», - сказала Оганесян.
Источник: cbio.ru
По материалам: Salk Institute
