Długotrwałe zaangażowanie poprzedza zaangażowanie w podział komórkowy

Zanim komórka w pełni zaangażuje się w proces podziału na dwie nowe komórki, może upewnić się, że odpowiada temu zadaniu, pozostając przez wiele godzin – czasem dłużej niż jeden dzień – w odwracalnym stanie pośrednim, odkryli naukowcy z Uniwersytetu Weill. Medycyna Cornella. Odkrycie tej fundamentalnej cechy biologii obejmuje szczegółowe informacje na temat jej mechanizmów i dynamiki, co może pomóc w opracowaniu przyszłych terapii ukierunkowanych na nowotwory i inne choroby.

W ZostańW badaniu opublikowanym 26 czerwca w czasopiśmie Nature naukowcy opracowali nowe narzędzia, które pozwalają im śledzić stan aktywacji E2F w czasie, białka czynnika transkrypcyjnego, o którym od dawna wiadomo, że jest głównym kluczem do inicjowania podziałów w komórkach ssaków. Nieoczekiwanie odkryli, że E2F przed pełną aktywacją może pozostawać w potencjalnie przedłużonym stanie częściowej i odwracalnej aktywacji, który może zakończyć się całkowitym zaangażowaniem się w podział komórki lub powrotem do zwykłego „uśpionego” stanu niepodzielnego.

Chociaż rola tego stanu poprzedzającego podział komórki nie jest jeszcze całkowicie jasna, wydaje się, że jest to mechanizm zabezpieczający pozwalający uniknąć nieprawidłowego podziału komórek i może również aktywować funkcje naprawy DNA. Wydaje się jednak, że jest to podstawowy – i jeszcze nieodkryty – aspekt biologii komórki, mający potencjalne implikacje dla zrozumienia raka, gojenia się ran i innych procesów związanych z podziałem komórki.

„Podejrzewamy na przykład, że niektóre typy komórek nowotworowych pozostają w tym pośrednim stanie przed podziałem, aby zwiększyć swoje szanse na przeżycie” – powiedział główny badacz badania. Doktor Tobias MayerJoseph Hennessey, profesor nauk o komórkach i rozwoju oraz profesor biochemii w Weill Cornell Medicine.

Pierwszym autorem badania – i współautorem wraz z dr Mayerem – jest Doktor Yumi Kunagayapodczas studiów podoktorski w laboratorium Mayera, jest obecnie głównym badaczem w Riken, krajowym instytucie badawczym w Japonii.

Podział komórek to podstawowy proces leżący u podstaw wzrostu i rozwoju organizmów, a nawet u organizmów dorosłych jest niezbędny do gojenia się ran i ogólnego utrzymania tkanek. Chociaż wiadomo, że proces podziału rozpoczyna się w komórce, gdy różne sygnały wejściowe powodują aktywację E2F, sposób, w jaki to działa, zawsze był tajemnicą. Proces aktywacji jest w zasadzie bardzo wrażliwy na sygnały wejściowe, jednak sygnały te są bardzo podatne na wahania, więc w jaki sposób komórka unika trwałych i niewłaściwych aktywacji E2F i podziałów komórkowych?

Aby odpowiedzieć na to pytanie, dr Konagaya opracował pierwszy w historii zestaw metod śledzenia szczegółowego stanu aktywacji E2F i jego partnerów sygnalizacyjnych w pojedynczych komórkach, gdy komórki przechodzą ze zwykłego stanu spoczynku do procesu podziału. Korzystając z tych nowych narzędzi, zaobserwowałem, że E2F, który jest aktywowany przez wiele modyfikacji chemicznych zwanych fosforylacją, często pozostaje w stanie wydłużonym i częściowo aktywowanym, w którym zachodzi część, ale nie cała, niezbędnej fosforylacji.

„Stało się jasne, że komórki mogą zatrzymać się w tym stanie początkowym na dłużej niż jeden dzień, zanim powrócą do stanu spoczynku lub przejdą do podziału komórkowego” – stwierdziła dr Konagaya.

Zdaniem naukowców wydaje się prawdopodobne, że ten przygotowany stan pośredni daje komórkom czas na wykrycie i zintegrowanie zwykłych i zmiennych sygnałów wejściowych podziału komórkowego, wygładzając ten „szum” i zmniejszając ryzyko nieprawidłowego podziału. Badacze podejrzewają jednak, że schorzenie to pełni także inne funkcje, w tym ułatwia naprawę DNA, gdyż komórki w tym stanie wykazują oznaki aktywnych procesów naprawy DNA. Dr Mayer zauważył, że funkcja naprawy DNA może przynieść korzyści zarówno komórkom nowotworowym, jak i komórkom zdrowym.

Powiedział: „Komórki nowotworowe często umierają podczas podziału z powodu nagromadzonych w nich uszkodzeń DNA, ale ten stan pośredni stymuluje mechanizm naprawy uszkodzeń DNA, więc niektóre rodzaje nowotworów mogą wykorzystywać ten stan do naprawy przed podziałem”.

Naukowcy planują kontynuować dalsze badania, badając rolę tego pośredniego stanu przedmitotycznego w nowotworach. W zasadzie, poznawszy wyraźny wzór fosforylacji tego stanu pośredniego, mogliby opracować testy identyfikujące raka w tym stanie, co mogłoby pomóc w ulepszeniu leczenia.