Когда клетка делится, она перво-наперво удваивает всю свою ДНК, чтобы каждой из дочерних клеток досталось одинаковое число одинаковых генов.
В наших клетках, да и не только в наших, ДНК существует в виде хромосом, которых в каждой клетке должно быть строго определенное количество. Но бывает так, что при делении хромосомы расходятся по дочерним клеткам с аномалиями, и какая-то из клеток может утащить себе сразу обе копии какой-то из хромосом, а другая, наоборот, этой хромосомы вообще не получит. Для организма в целом все заканчивается большими неприятностями.
Конечно, самая известная болезнь, связанная с неправильным хромосомным распределением – синдром Дауна, когда у человека с рождения оказывается на одну двадцать первую хромосому больше. Но если, например, посмотреть на хромосомы раковых клеток, то мы обнаружим, что у них очень часто оказывается нестандартный хромосомный набор – появление лишней хромосомы часто приводит к злокачественному перерождению: 90% солидных (то есть твёрдых, оформленных) опухолей состоят из клеток с лишними или отсутствующими хромосомами, и то же самое можно сказать про 75% злокачественных заболеваний крови.
У клетки есть молекулярные инструменты, обеспечивающие точное распределение хромосом. Но что делать, если что-то все-таки пошло не так? Тогда на помощь спешит иммунитет, который уничтожает клетку с неправильным хромосомным набором. Исследователи из Массачусетского технологического института показали, что клетки с лишними или отсутствующими хромосомами посылают особые сигналы, которые привлекают иммунные клетки, называемые естественными киллерами (NK-клетки).
Обычная задача натуральных киллеров – истреблять клетки, зараженные некоторыми вирусами, и клетки опухолей. В случае же с неправильным распределением хромосом происходит следующее: дочерняя клетка с нестандартным хромосомным набором во время следующего деления только усугубляет ситуацию, поскольку из-за лишней хромосомы их уже никак точно не распределишь.
Лишняя хромосома – это лишние гены, это большие нарушения в генетической регуляции, это лишние белки, которые действуют на сигнальные системы клетки. В результате во всей клеточной ДНК начинают появляться разнообразные повреждения: разрывы цепей, мутации, которые возникли при попытке удвоить неправильный хромосомный набор – в общем, все то, что называется нестабильностью генома. В ответ на такую нестабильность включаются специальные защитные механизмы, которые, во-первых, запрещают дальнейшее деление, а во-вторых, включают синтез воспалительных сигналов.
Эти сигналы как раз и привлекают иммунитет, который воспринимает клетку как состарившуюся, накопившую множество повреждений в ДНК (что истинная правда) и представляющую угрозу для всех остальных – ведь часто случается так, что повреждения в геноме, не обращая внимания ни на какие защитные механизмы, делают клетку раковой.
Собственно, одна из задач иммунной системы как раз в том и состоит, чтобы уничтожать испортившиеся клетки, однако сейчас исследователям удалось показать, что иммунная чистка срабатывает и в том случае, когда генетический бардак начинается не из-за естественного старения, а из-за хромосомной аномалии.
Результаты исследований опубликованы в Developmental Cell; в дальнейшем авторы работы хотят понять, можно ли как-то со стороны активировать умение иммунитета истреблять клетки с неправильным набором хромосом – потому что, поскольку рак у людей все-таки случается, это умение нередко дает сбой.