Клеточное деление, являясь одним из важнейших физиологических процессов, определяет возможность постоянного и непрерывного обновления поврежденных структур в организме. Известно, что в среднем на протяжении всей жизни человека деление клеток происходит, по меньшей мере, 1 млрд раз, не сопровождаясь при этом какими-либо погрешностями.
В новом исследовании научные сотрудники Лондонского университета королевы Марии (Queen Mary University of London), Великобритания, раскрыли важную часть механизма, связанного с распределением хромосом в процессе клеточного деления. Выводы работы, опубликованной в журнале «Nature Communications» 28 июля 2017 г., обосновывают явление анеуплоидии, при котором клетки организма содержат измененное число хромосом, не кратное гаплоидному набору.
Известно, что в процессе деления клетки родительская структура разделяется на две дочерние, при этом ДНК исходной клетки подвергается распределению на два эквивалентных хромосомных набора. Это явление обеспечивается микротрубочками, осуществляющими захват хромосом в области кинетохор. В новом исследовании ученые идентифицировали два протеина, должное функционирование которых определяет правильность фиксации между хромосомами и микротрубочками, что, по мнению авторов работы, представляет собой важный шаг вперед в понимании тонкостей механизма клеточного деления. Применяя микроскопы высокого разрешения, позволяющие визуализировать внутриклеточное функционирование, исследователи выявили, что два белка — Aurora-B киназа и BubR1-связанная PP2A-фосфатаза, — выполняют противоположные задачи, добавляя или удаляя фосфатные группы соответственно, что в итоге контролирует правильность прикрепления микротрубочек к хромосомам. Таким образом, сделан вывод о том, что баланс между киназой Aurora-B и BubR1-связанной PP2A-фосфатазой имеет определяющее значение в поддержании точности количественного набора хромосом в клетках человека. Результаты исследования позволили авторам выдвинуть предположение о возможности поиска новых терапевтических решений в лечении ряда заболеваний и расстройств, основываясь на понимании базовых молекулярных механизмов клеточного деления.
В частности, известно, что при некоторых агрессивных видах опухолевых заболеваний определяется измененное число хромосом — от 50 и более, тогда как генетический паттерн здоровых клеток формируют 23 хромосомные пары. Кроме того, одним из многих условий подобных нарушений является, например, мозаичная пестрая анеуплоидия, при которой пациенты испытывают недостаток участка гена, кодирующего BubR1-протеин, что клинически проявляется формированием микроцефалии, нарушениями роста, морфогенеза центральных нервных структур и соответствующими неврологическими синдромами, а также повышенным риском развития онкологических заболеваний. По мнению исследователей, изучение уровней киназы Aurora-B у пациентов с мозаичной пестрой анеуплоидией, а также возможностей влияния на степень ее активности с целью противодействия потере BubR1-протеина, может рассматриваться в качестве перспективы будущих научных изысканий.
В целом авторы проекта выразили надежду на то, что данная работа, внося свой вклад в молекулярное понимание нюансов процесса сегрегации хромосом, в будущем сможет способствовать идентификации прогностических маркеров и мишеней для лечения пациентов с различными состояниями, связанными с количественными нарушениями хромосомного набора.
- Shrestha R.L., Conti D., Tamura N. et al. (2017) Aurora-B kinase pathway controls the lateral to end-on conversion of kinetochore-microtubule attachments in human cells. Nat. Commun., July 28 [Epub. ahead of print].
- Queen Mary University of London (2017) How human cells maintain the correct number of chromosomes. ScienceDaily, July 28 (https://www.sciencedaily.com/releases/2017/07/170728092603.htm).
Наталья Савельева-Кулик
