Деление клеток является важным процессом у людей, животных и растений, поскольку умирающие или поврежденные клетки пополняются на протяжении всей жизни. Клетки среднего человека делятся по крайней мере миллиард раз, обычно без каких-либо проблем. Однако, когда деление клеток идет неправильно, это может привести к целому ряду заболеваний, таких как рак, и проблемам с фертильностью и развитием, включая детей, рожденных с неправильным числом хромосом, как при синдроме Дауна..
Теперь исследователи из Лондонского университета королевы Марии (QMUL), Великобритания, открыли важную часть механизма, связанного с тем, как хромосомы расходятся во время клеточного деления, так что один полный набор входит в каждую из новых клеток..
Во время клеточного деления материнская клетка делится на две дочерние клетки, и в ходе этого процесса ДНК в материнской клетке, завернутая в виде хромосом, делится на два равных набора. Для этого веревка Подобные структуры, называемые микротрубочками, захватывают хромосомы в специальном месте, называемом кинетохорой, и разрывают ДНК на части», - сказал доктор Виджи Дравиам, старший преподаватель структурной клеточной и молекулярной биологии Школы биологических и химических наук QMUL.
"Мы идентифицировали два белка - крошечные молекулярные машины - которые обеспечивают правильное соединение между хромосомами и микротрубочками. Когда эти белки не функционируют должным образом, клетки могут потерять или получить хромосому. Это открытие дает нам проблеск важного шага в процессе клеточного деления."
Исследование, опубликованное сегодня (пятница, 28 июля 2017 г.) в журнале Nature Communications, помогает объяснить состояние, известное как анеуплоидия, когда в клетках оказывается неправильное число хромосом.
Используя микроскопы высокого разрешения для видеосъемки внутренней работы живых клеток человека, доктор Дравиам и ее коллеги из Кембриджского университета (Великобритания) и Европейской лаборатории молекулярной биологии в Гейдельберге (Германия) обнаружили, что два белка - Аврора -B-киназа и связанная с BubR1 фосфатаза PP2A - действуют противоположно друг другу, добавляя или удаляя фосфатные группы соответственно, чтобы правильно контролировать прикрепление микротрубочек к хромосомам.
Соавтор Дуччио Конти, который является аспирантом доктора Дравиама, сказал: «Мы обнаружили, что баланс между киназой Aurora-B и фосфатазой, связанной с BubR1, важен для поддержания правильного числа хромосом в клетках человека».
Понимание лежащих в основе молекулярных механизмов деления клеток может помочь в лечении целого ряда заболеваний и расстройств.
Агрессивные виды рака часто имеют нерегулярное число хромосом. Нормальные клетки человека обычно имеют 23 пары хромосом, однако раковые клетки могут иметь 50 и более хромосом. Чтобы точно диагностировать основную причину анеуплоидии, а также специально нацеливаться или лечить анеуплоидию, нужно в первую очередь понять, что вызывает анеуплоидию», - добавил доктор Дравиам..
Некоторые люди рождаются с мутациями, предрасполагающими к анеуплоидии. Одним из таких состояний является мозаичная пестрая анеуплоидия (MVA), при которой у пациентов отсутствует небольшая часть белка BubR1. Это очень редкое заболевание, но больные могут страдать микроцефалией (голова меньше нормального размера), задержкой роста, проблемами с мозгом и нервной системой, задержкой развития, умственной отсталостью и судорогами, а также повышенным риском развития рака.
Д-р Дравиам сказал: «Было бы полезно узнать, каковы уровни киназы AuroraB у пациентов с MVA, у которых отсутствуют части гена BubR1 в их ДНК. Чтобы противодействовать потере BubR1 у этих пациентов, возможно, Aurora- B может быть уменьшен. Также нам любопытно узнать, нормально ли захватываются хромосомы у пациентов с отсутствием BubR1-связанной фосфатазы. Это может открыть новые способы борьбы с дополнительными изменениями в числе хромосом, наблюдаемыми у пациентов, страдающих мутациями BubR1.
"При лечении бесплодия будет полезно изучить уровни этих двух белков в кинетохоре, чтобы выбрать здоровые яйцеклетки для имплантации в матку женщины, чтобы дать им наилучшие шансы на успешную беременность."
Доктор Дравиам заключил: «Вкладывая свой вклад в молекулярное понимание процесса сегрегации хромосом, эта работа будет способствовать будущей разработке прогностических маркеров или мишеней для лекарств для различных нарушений, связанных с неправильным числом хромосом».