Открытие клеточной структуры совершенствует знания о развитии рака

Исследователи из Университета Уорвика открыли клеточную структуру, которая может помочь ученым понять, почему развиваются некоторые виды рака.

Впервые была идентифицирована структура, названная «сеть», которая помогает клеткам держаться вместе. Это открытие, которые было опубликовано на сайте журнала eLife, изменяет наши знания о внутреннем строении клетки.

Оно также имеет значение для знаний исследователей о раковых клетках, так как сетка частично изготовлена из белка, измененное состояние которого обнаружено в некоторых видах рака, таких как рак молочной железы и мочевого пузыря.

Открытие было сделано командой ученых под руководством доктора Стивена Ройла, ассоциированного профессора и старшего научного сотрудника Cancer Research UK, из подразделения биомедицинской клеточной биологии в Медицинской школе Уорвика. Доктор Ройл сказал: «Как клеточный биолог, Вы мечтаете обнаружить новую структуру в клетках, но это очень маловероятно. Ученые изучают клетки с XVII века, и обнаружить что то, что раньше никто не видел, — это удивительно».

3D-вид сетки: микротрубочки (зеленые трубки) митотического веретена удерживаются вместе при помощи желтой сети.

Исследователи из Медицинской школы Университета Уорвика сделали открытие случайно, когда изучали зазоры между микротрубочками, которые являются частью «внутреннего скелета» клетки. При делении клетки, эти зазоры невероятно малы – размером всего лишь 25 нанометров, что в 3000 раз тоньше за человеческий волос.

Один из аспирантов доктора Ройла изучал структуру под названием «митотическое веретено» в делящихся клетках, используя технику под названием томография, которая подобна госпитальной компьютерной томографии, но в гораздо меньшем масштабе. Это тот способ, который позволил им рассмотреть структуру, позже названную «сетью».

Митотическое веретено – это способ клетки убедиться, что при ее делении каждая новая клетка получит полный геном. Митотическое веретено состоит из микротрубочек, а сеть удерживает их вместе, обеспечивая поддержку. Хотя «мосты между микротрубочками» в митотическом веретене видели и раньше, исследователи были первыми, кто рассмотрел сеть.

Исследование получило финансирование и поддержку от Cancer Research UK и North West Cancer Research.

Доктор Ройл сказал: «Мы изучали в двух измерениях и это создавало впечатление, что «мосты» соединяют микротрубочки. Это было известно с 1970-х годов. Но вдруг, изучение волокон в 3D показало нам, что эти мосты не являются одинокими распорками, а создают сеткоподобную структуру, связывающую все микротрубочки вместе».

Открытие имеет последствия на исследования раковых клеток. Клетке нужно точно разделить хромосомы во время своего деления, иначе две новые клетки могут получить, в конечном итоге, неправильное количество хромосом. Это называется анеуплоидией, и связано с рядом опухолей в различных органах организма.

Митотическое веретено отвечает за разделение хромосом, и исследователи считают, что сеть необходима для оказания структурной поддержки. Слишком слабая поддержка от сети – и веретено будет слишком слабым для того, чтобы правильно работать, однако слишком сильная поддержка может привести к тому, что веретено не сможет исправить ошибки. Было обнаружено, что один из белков, который составляет сеть, — TACC3, — перепроизводится при некоторых видах рака. Когда эта ситуация была имитирована в лабораторных условиях, сеть и микротрубочки были изменены, и клетки имели сложности с разделением хромосом во время своего деления.

Доктор Эмма Смит, из Cancer Research UK, сказала: «проблемы с делением клетки являются распространенными при раке – клетки часто имеют неправильное количество хромосом. Это раннее исследование обеспечивает первое впечатление и структуре, которая помогает верно разделить хромосомы клетки во время ее деления, а это может важной идеей о том, почему эти процессы выходят из строя при раке и могут ли быть разработаны препараты, чтобы остановить происходящее».

Энн Джексон, генеральный директор North West Cancer Research, сказала: «Доктор Ройл и профессор Ян Приор из Университета Ливерпуля добились значительных успехов в нашем понимании того, как ведут себя раковые клетки, что может потенциально лучше информировать будущие методы лечения рака».

Подразделения биомедицинской клеточной биологии в Медицинской школе Уорвика проводит фундаментальные молекулярные и клеточные исследования по биомедицинским проблемам. Основные заболевания человека, такие как рак, воспалительные, нейродегенеративные болезни, бактериальные и вирусные инфекции, являются, в первую очередь, заболеваниями клеток. Без молекулярных знаний об лежащей в основе клеточной биологии, разумное направленное терапевтическое вмешательство невозможно. Исследования этого подразделения сосредоточены на фундаментальных процессах клеточной биологии, таких как деление клетки и внутриклеточная коммуникация.