Исследователи USC, заглядывающие глубоко внутрь живой клетки, обнаружили нечто удивительное: ее система предотвращения генетического повреждения, связанного с болезнями, может настолько сильно разрушиться, что клетке будет лучше без нее.

Это парадоксальное открытие, потому что оно бросает вызов идее, что крошечные белковые стражи деления клеток всегда предлагают защиту, однако исследование показывает, что они могут иногда допускать, что плохие вещи случаются, просто выполняя свою работу слишком хорошо.

Полученные данные имеют важное значение для лечения рака. Кроме того, сбои в репликации ДНК приводят к другим генетическим заболеваниям, включая врожденные дефекты, аутизм и неврологические нарушения.

Способность клетки создавать новые клетки также важна для поддержания тканей и органов.

Как правило, клетки реагируют на ошибки во время репликации ДНК, используя контрольные белки, называемые контрольными точками, которые служат для распознавания проблемы и прекращения деления клеток, чтобы предотвратить повреждение хромосом. Это исследование делает неожиданный вывод о том, что при определенных формах стресса репликации активная контрольная точка фактически позволяет клеткам делиться, вызывая более серьезные повреждения, чем если бы они полностью отсутствовали ».

Сьюзен Форсбург, старший автор исследования и заслуженный профессор факультета биологии, Колледж писем, искусств и наук ОСНК Дорнсиф

Полученные данные опубликованы в научной статье, опубликованной сегодня в журнале M биология клетки и клетки .

Исследование последствий проблем с репликацией ДНК

Это фундаментальное исследование принципов работы клеток, как они делятся, образуя новые клетки, и как встроенные молекулярные проверки и балансировки обеспечивают правильное деление клеток.

Это своего рода фундамент, на котором клиницисты и ученые-переводчики могут найти более эффективные способы лечения заболеваний.

«Нас интересует, как проблемы с репликацией ДНК приводят к плохим последствиям для клеток и людей, включая рак», – сказал Форсбург.

Для исследования ученые использовали тип дрожжей – Schizosaccharomyces pombe – с хромосомами, сходными с хромосомами у людей и использующими те же гены для поддержания этих хромосом. Это было доказано как важная модель для деления клеток.

«Аналогия, которую я использую, сравнивает« Мерседес »и газонокосилку», – сказал Форсбург.

«Если вы пытаетесь понять основные принципы двигателя внутреннего сгорания, газонокосилка является упрощенной версией двигателя Mercedes».

«Дрожжи используют те же гены, что и мы, и каждый изучаемый нами ген имеет человеческий эквивалент, причем почти все они связаны с раком».

В исследовании ученые исследовали, как клетки реагируют на дефект, контролируемый важным геном, называемым CDS1.

Он функционирует как хранитель процесса репликации ДНК, и у человека есть аналог, называемый CHEK1.

В качестве контрольной точки, ген обеспечивает плавное копирование ДНК перед делением клетки. Обычно, когда что-то идет не так, что мешает репликации ДНК, ген останавливает деление клеток, пока они не смогут решить проблему.

В противном случае клетки делятся без правильно реплицированной ДНК, что имеет смертельные последствия.

Лечение рака часто объединяет лекарства, которые препятствуют репликации ДНК, с соединениями, которые блокируют контрольную точку, например, таблеткой с ядом, чтобы загнать опухолевые клетки в летальное состояние.

Это исследование выявляет состояние, при котором отравленные таблетки дают неприятные последствия.

«Мы обнаружили, что активная контрольная точка фактически позволяла клеткам делиться ненормально», – сказал Форсбург.

«Неожиданно, когда мы удалили контрольную точку репликации, мутантные клетки не делились, потому что включился другой механизм контроля повреждений, чтобы остановить нежелательные деления клеток».

Исследование приведет к лучшему пониманию клеток, улучшению лечения рака.

Как может ген, который стремится помочь здоровью клетки, испортить настолько сильно, что увековечивает ткань или орган? В некоторых случаях кажется, что контрольно-пропускной пункт становится слепым и продолжает выполнять свою работу, когда было бы лучше, если бы он взял выходной.

Форсбург объяснил: «Наши эксперименты исследовали очень специфический дефект репликации ДНК, и, похоже, это создало идеальный шторм».

«Контрольно-пропускной пункт не знал, что с ним делать. Его лучшее усилие по защите клеток фактически позволяло им скатываться в смертельные подразделения».

Полученные данные помогают лучше понять внутреннюю работу клеток и то, как можно улучшить лечение рака.

В этом году, согласно Американскому обществу по борьбе с раком, в США будет диагностировано около 1,8 миллиона новых случаев заболевания раком, и в Соединенных Штатах произойдет 606,520 случаев смерти от рака.