Ученые Национального института рака открыли механизм, который позволяет клеткам выйти из цикла деления, что может быть полезно для разработки новых методов лечения опухолей, прерывающих процесс размножения злокачественных клеток. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Небольшие белки, называемые митогенами, индуцируют клеточное деление, однако после достижения так называемой точки рестрикции клетка больше не нуждается в митогеновых сигналах и окончательно остается в клеточном цикле, продолжая делиться вновь и вновь. Считалось, что точка рестрикции разделяет состояние клетки на две фазы, когда она еще может вернуться в состояние покоя и когда она сделать этого уже не может.
Невозможность возвращения в состояние покоя объясняется следующим механизмом. Митогены активируют ряд ферментов, которые фосфорилируют белок-супрессор опухоли ретинобластомы (Rb). В свою очередь, Rb запускает цепочку биохимических реакций, приводящих к активации циклинзависимой киназы 2 (CDK2), которая участвует в репликации ДНК у собирающейся делиться клетки. Однако CDK2 также фосфорилируют Rb, что формирует петлю обратной положительной связи и позволяет клетке обойтись без митогеновых сигналов.
Однако в новой работе ученые показали, что на самом деле решение клетки войти в постоянный клеточный цикл полностью обратимо. Специалисты использовали высокопроизводительную визуализацию, чтобы отследить судьбу отдельных клеток при прерывании сигналов митогена после достижения точки рестрикции. Оказалось, что не все клетки следуют предполагаемой модели поведения, и около 15 процентов клеток не завершили митоз и вышли из клеточного цикла.
Конкуренция между двумя судьбами клеток определяется тем, что активность CDK2 на протяжении всего клеточного цикла зависит еще от одного фактора — циклинзависимых киназ 4 и 6. Эти киназы определяют активность циклина А2, который образует комплексы с CDK2. Если митогены отключить в то время, когда клетка еще не слишком близко подошла к завершению цикла, то активность киназ 4 и 6 окажется подавленной, а присутствующего в клетке А2 окажется недостаточно для того, чтобы клетка перешла к делению.
Авторы отмечают, что противораковые препараты, которые ингибируют киназы 4 и 6, такие как палбоциклиб, вероятно, прерывают прохождение клеток по клеточному циклу иначе, чем считалось ранее. Результаты исследования могут использоваться для разработки более надежной терапии.