Разрушение хромосом на фрагменты, известные как хромотрипсис, часто наблюдается при развитии различных видов рака. В недавней публикации в журнале Nature ученые определили, как происходят процессы хромотрипсиса и как они влияют на трансформацию клеток в злокачественные.
Онкологические заболевания развиваются вследствие трансформации здоровых клеток в злокачественные, характеризующиеся стремительным распространением по организму и повреждать здоровые ткани. Возникновение рака сопровождается мутациями и другими резкими изменениями в геноме клеток. Среди самых радикальных — хромотрипсис: это характерное для большинства опухолей явление, которое описали лишь в 2012 году.
При хромотрипсисе хромосомы клеток разрушаются на десятки и сотни кусочков из-за нарушения их расхождения и по другим причинам. Такие фрагменты хромосом не утрачиваются, а сама поврежденная клетка не гибнет, что было бы гораздо безопаснее для организма. Вместо этого хромосому удерживают от распада особые молекулы, которые соединяют ее части. Благодаря этому она вновь срастется, но, к сожалению, не совсем в исходном виде.
Авторы сравнивают эту «арматуру» из белков, соединяющую хромосому, с ударопрочным стеклом, которое не разлетается, даже если его разбить, — благодаря защитной пленке.
Проблема заключается в том, что эти элементы располагаются в неверной последовательности. Фактически, происходят значительные мутации, что способствует развитию измененных (злокачественных) клеток.
Хромотрипсис может возникать во время клеточного деления (митоза) или в процессе поддержания ДНК и ее взаимодействия с белками. Вследствие этого, близлежащие участки хромосомы могут быть упакованы в аномальные структуры, такие как микроядра и фрагменты ядра клетки. Впоследствии «сшитые» хромосомы распадаются на фрагменты, что может спровоцировать возникновение других мутаций.
Авторы новой публикации в ведущем научном журнале Nature разобрались, что именно удерживает фрагменты хромосом при хромотрипсисе вместе. Объектом исследования стала в том числе Y-хромосома — половая хромосома, которая есть только у мужчин и млекопитающих мужского пола.
В процессе хромотрипсиса задействовано множество белков, среди которых MDC1 — белок, отвечающий за контроль состояния клетки и регулирующий ее деление, а также TOPBP1 — молекула, взаимодействующая с ферментом топоизомеразой, который снимает избыточную закрученность ДНК; и, наконец, белок-клеточный ингибитор CIP2A.
Гены, кодирующие два последних белка, также оказались активированными в большинстве раковых опухолей. Именно это является причиной опасного явления, называемого хромотрипсисом.
Разработке новых стратегий лечения лечении онкологических болезней. Не исключено, что, зная «виновников» неправильной сборки порванных хромосом — вполне конкретные белки, — мы вскоре сможем избирательно действовать на них и помешать возникновению рака.