Клетки знают, когда стоит прекратит деление, показало новое исследование

Люди — не единственные биологические системы, способные разрывать циклы поколений: клетки, из которых мы состоим, тоже могут так делать. Новое исследование показывает, что клетки определяют, когда у их родителя возникли трудности с делением, а затем перестают делиться сами. Этот процесс может помочь смягчить последствия рака и возникновения генетических нарушений, оба из которых могут быть вызваны нарушением регуляции деления клеток.

Известно, что клетки размножаются посредством митоза — процесса, при котором одна клетка копирует свое содержимое и разделяется на две клетки.

Митоз состоит из цепочки событий, каждое из которых имеет свои собственные проверки, гарантирующие, что такие вещи, как репликация ДНК и распределение хромосом, выполняются правильно. Ошибка на любом этапе может серьезно повлиять на развитие организма, иммунную систему, экспрессию генов и многое другое.

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Окинавского института науки и технологий обнаружили, что клетки распознают, когда их родителю было трудно пройти через эти контрольные точки.

Чтобы предотвратить проблемы с митозом в дальнейшем, эти клетки перестанут делиться. Хотя известно, что аналогичный процесс происходит с клетками сетчатки, новое исследование показывает, что клеточные циклы поколений могут быть нарушены не только в наших глазах.

В ходе своих исследований микробиологи обнаружили, что клетки по всему телу способны «определять время» родительского митоза. Они делают это, используя трехбелковый биохимический путь, который ученые называют «секундомером митоза». Благодаря функции памяти этого пути клетки сообщают, сколько времени занял каждый этап митоза. Этот «отчет» распространяется от одного поколения клеток к другому.

В зависимости от того, сколько времени потребовалось их родителю для митоза, пара дочерних клеток может вообще перестать делиться. Исследователи полагают, что это попытка организма защитить нас от рака и расстройств, которые могут возникнуть в результате дисфункционального митоза. Даже задержки митоза на 20 минут достаточно, чтобы дочерние клетки объявили о завершении митоза.

«Наше исследование показывает, что измерение времени митоза — это механизм, который был разработан как способ защитить нас», — говорит Карен Огема, профессор клеточной биологии и автор исследования. «По сути, это еще одна функция подавления опухолей, связанная с работой [белков] по защите от проблемных клеток».

Секундомер митоза не является надежным. Ученые обнаружили, что при опухолях секундомер часто дает сбой, позволяя клеткам продолжать свои проблемные модели деления и производить раковые образования.

Тем не менее, без нашего ведома, наши клетки могут регулярно делать так, чтобы прервать свою собственную линию поколений в пользу систем, к которым они принадлежат. При дальнейших исследованиях понимание, скрытое в клеточных белках, может помочь разработать инновационные методы лечения рака и других заболеваний.

Исследование было опубликовано в журнале Science.