Раковые клетки выключают «контроль качества» при синтезе ДНК
Разрывы ДНК ведут к накоплению мутаций в клетках и являются одной из причин онкологических заболеваний. Восстановление, или, по-научному, репарация ДНК может предотвратить мутации и развитие рака, но также может восстановить жизнеспособность поврежденных опухолевых клеток после химиотерапии и лучевой терапии. Коллектив ученых под руководством Антона Буздина, руководителя лаборатории трансляционной геномной биоинформатики МФТИ, изучил особенности репарации ДНК в раковых и нормальных клетках.
Раковые клети
© University of Basel, Biozentrum/Swiss Nanoscience Institute
Рассказывает научный сотрудник лаборатории трансляционной геномной биоинформатики МФТИ Марианна Золотовская: «Давно известно парадоксальное поведение раковых клеток относительно механизмов репарации ДНК, то есть поддержания стабильности своего генома. С одной стороны, раковые клетки явно отличаются геномной нестабильностью: их ДНК изобилует мутациями и самыми разными перестройками. А с другой стороны, именно активация механизмов поддержания стабильности ДНК, то есть репарации, позволяет им выжить после лучевой терапии и химиотерапии и вызвать рецидив заболевания».
На экспериментальном массиве тканей щитовидной железы мы впервые исследовали тотальные профили активности всех известных репарационных путей: при раке, при доброкачественных опухолях и в образцах здоровой ткани. Мы обнаружили очень интересную закономерность: почти для всех репарационных путей наблюдалось значительное повышение уровня активности в ряду «норма — доброкачественная опухоль — рак».
«Тогда мы исследовали все имеющиеся в открытом доступе данные для нескольких десятков тысяч образцов разных видов рака, — продолжает заведующий лабораторией трансляционной геномной биоинформатики МФТИ Антон Буздин, — и обнаружили ту же картину, что и для рака щитовидки. В раковых образцах были активированы все пути репарации, но с одним важным исключением. Противоположным образом вели себя пути, осуществляющие своего рода “контроль качества” синтезированной ДНК непосредственно перед началом клеточного деления. В норме именно эти пути заставляют клетку либо “починить” ДНК, либо, если она не справилась, умереть.
Оказалось, что в опухолевых клетках все работает совсем по-другому: клетка синтезирует ДНК и делится в усиленном режиме, так же аврально работают и базовые системы репарации — чтобы хоть как-то сохранить хромосомную организацию ДНК и в то же время выдержать этот навязанный противоестественно высокий темп. А вот механизмы контроля качества ДНК оказываются уже не нужны — иначе всем новым раковым клеткам пришлось бы просто умереть. Именно это и показали наши исследования, тем самым объяснив известный парадокс ДНК-репарации в опухолях».
Статья опубликована в журнале Heliyon