Страж генома

Открытие генов и их продуктов, играющих важную роль в жизни и смерти клетки, а также формировании раковой опухоли (канцерогенезе), в корне изменило представления о клеточном жизненном цикле и механизмах развития онкологических заболеваний.
Ученым стало понятно, в каком направлении надо работать. Ключевым моментом в теории канцерогенеза стала теория активации и инактивации некоторых генов. Наибольший интерес вызывает ген р53 и продукт его работы – одноименный белок. Последние исследования показывают, что он не только препятствует развитию рака, но и замедляет процесс старения.

Сопротивление бесполезно

В настоящее время считается, что раковая опухоль – это потомство всего-навсего одной клетки, ее клон, отличный от других тканей организма и способный к неограниченному росту. Сопротивление организма неопластическому клону только на руку. Под давлением внешних условий внутри опухолевого клона постоянно отбираются самые устойчивые и агрессивные субклоны и формируется опухоль, способная убить организм. В результате неправильной работы некоторых генов раковая клетка приобретает очень выгодные для нее свойства.

Прежде всего, раковая клетка конкурентоспособна и самодостаточна, и усваивает необходимые ей питательные вещества намного активнее, чем нормальные клетки. Она синтезирует больше ферментов и может проникать в окружающие ее здоровые ткани. Она не так тесно связана с соседями, может в любой момент оторваться и с кровью понестись по сосудам, оседая там, где ей больше понравится, образуя вторичные опухолевые очаги - метастазы. И, что самое страшное, раковая клетка вечно молода и бессмертна.

Жизненный путь нормальной клетки рано или поздно приходит к логическому завершению. Естественная смерть называется апоптозом. В цитоплазме накапливаются продукты обмена, в органеллах накапливается кальций, одним словом, клетка стареет. В какой-то момент это приводит к ошибкам в синтезе ДНК и включает «гены самоубийства» - высвобождаются разрушающие ферменты, и клетка погибает. Но только не раковая. У нее эти гены просто выключены.

За время существования каждая клетка может разделиться определенное количество раз. Некоторые, например, нейроны головного мозга, вообще никогда не делятся. А фибробласты соединительной ткани могут разделиться 60-80 раз, но не более. Этот феномен открыл немецкий ученый Хейфлик, и называется он числом, или барьером клеточного деления Хейфлика. Перевалив за этот барьер, нормальная клетка «понимает», что пора затормозить. Но раковой 60 и 80 делений может не хватить – ее со всех сторон атакуют защитные силы организма. А еще надо образовать метастазы… Поэтому «счетно-ограничительный механизм» Хейфлика в неопластических клетках не работает. Они могут делиться теоретически бесконечное множество раз.

Антираковая защита

Самое время поговорить о р53. Для начала разберемся, как работают гены. Ген – это определенный участок ДНК. На его основе синтезируется какой-то белок, а он уже взаимодействует с разными мишенями и вызывает каскад реакций. Продукт гена р53 – белок р53 - контактирует со множеством мишеней, его называют пересечением сигнальных путей. Он контролирует апоптоз (запрограммированную смерть клетки), клеточный цикл и деление, стабильность генома и дифференцировку. Выходит, если в р53 произойдут нарушения, то клетка превратится в раковую. Так оно и есть.

Ученые проводили два рода опытов. Сначала выводили породу трансгенных мышей, вовсе лишенных р53. Злокачественные опухоли развивались практически у всех. Это называется синдромом Ли-Фраумени (предрасположенность ко всем опухолям), у человека, кстати, тоже встречается. Примерно то же самое было с мышами, у которых этот ген был дефектным. Но стоило восстановить обычную экспрессию р53, как тут же начинался регресс опухоли.

Мало того, оказалось, что мутации в конкретном участке р53 вызывают развитие определенного вида злокачественной опухоли. Например, канцерогенное вещество афлатоксин В вызывает изменения в «горячей точке» №249 и приводит к первичному раку печени. Трудно представить, насколько все тонко, если тип опухоли зависит не только от местоположения мутации, но и от ее вида…

Стало понятно, что р53 выполняет некую очень важную охранительную роль. Его повседневная функция – нахождение и исправление ошибок в репликации ДНК, а при стрессовых обстоятельствах (массивных повреждениях) он переходит в другую форму и вызывает либо остановку деления клетки до устранения повреждений, либо ее гибель. В результате появление клеток со значительными генетическими изменениями исключается. р53 активируется при действии радиации, УФ-излучения, и при включении раковых генов.

Соответственно, если р53 по каким-то причинам выходит из строя, происходят обратные события. Ошибки в геноме любой клетки неизбежны, они периодически появляются, но так как р53 не работает, эти аномальные клетки продолжают жить и делиться. И дают начало клонам раковых клеток.

Двойная защита

Группа исследователей из Университета Бэйлора в Хьюстоне под руководством Ларри Донхауэра (Larry Donehower) показала, что усиление продукции белка р53 у мышей защищает их от рака, но ускоряет старение организма в целом. А совсем недавно ученые из Испанского национального центра исследования рака во главе с Мануэлем Серрано (Manuel Serrano) провели опыт немного другого рода. Они вывели линию мышей с дополнительной копией гена р53 и сохранили ген регуляции синтеза его продукта. И выяснили, что это приводит к быстрому выведению из организма поврежденных клеток и увеличению продолжительности жизни.

У мышей с «двойным» геном злокачественные опухоли развивались гораздо реже. Помимо этого, такие трансгенные мыши жили в среднем на 16% дольше обычных (137 дней против 118). Причем такое увеличение продолжительности жизни не было связано только с профилактикой онкологических заболеваний, поскольку не болевшие раком трансгенные мыши жили в среднем на 25% дольше таковых из контрольной группы. То же самое происходило и в пробирке, в культуре клеток с дополнительной копией р53. То есть, контролируемое стимулирование р53 теоретически может защитить от рака. «Страховочная» копия гена помогает обнаружить больше ошибок в синтезе ДНК и вовремя их ликвидировать. А увеличение продолжительности жизни объясняется очень просто: организм стареет из-за накопления дефектных клеток, а у мышей Серрано их было меньше, ведь уничтожались они гораздо быстрее.

Впрочем, природа предусмотрела по крайней мере некоторые ситуации, когда организм не может больше рассчитывать на защиту противоракового гена. У р53 есть два гомолога: р63 и р73. Это «запасные» варианты, их белки действуют на клетку по образу и подобию р53. Трудность в том, что р53 есть во всех тканях, а р63, например, работает только в эмбриональных клетках. При выключении р53 гомологи частично компенсируют его функции, однако подробно эти взаимоотношения еще не изучены. Впрочем, как и «молодильный» эффект дополнительной копии р53. Но испанские ученые подчеркнули очень важную деталь: клетка – уменьшенная модель целого организма. События микромира и состояние сложного комплекса органов и систем тесно взаимосвязаны. Хочется надеяться, что следующим шагом будет разработка эффективных способов борьбы с раком на генетическом уровне.
Кроме того...
Достижения техники безопасности делают человека уязвимым
Подушки безопасности, защитные наколенники,...
На стыке миров: эволюция человеко-машинных интерфейсов
История общения человека с первым компьютером начинается с перфокарт, унаследованных из 19-го века. Вряд ли...
Безбашенные творения науки…
Андронный коллайдер и огромные антенные поля, башня для испытания лифтов и ангар для испытания уровня шума самолётов...
  • Текущие обсуждения статей
Бионическая рука-протез
Телепортация - фантастика или реальность?
Ученые вывели формулу удачи
Смех не лечит раковых больных
Приливы и отливы вызывают сейсмические колебания
Нью-Йорк и Лос-Анджелес уйдут под воду к 2015-му году
Посмотреть весь форум

  • поиск статей на сайте
Введите фразу, слово или часть слова
Темы этого номера
Эндоскоп будущего смотрит в сосуды пациентов лазерным волокном
Эндоскоп будущего смотрит в сосуды пациентов лазерным волокном Эндоскоп будущего смотрит в сосуды пациентов лазерным волокном
Около 50 лет назад в медицине был совершён прорыв — появились эндоскопы. А теперь — очередной рекорд: эндоскоп научился работать без анестезии
Собрать по кусочкам секреты спецслужб
Собрать по кусочкам секреты спецслужб Собрать по кусочкам секреты спецслужб
Сопоставить сотни миллионов мелких обрывков бумаги, лежащих в больших мешках, каждый кусочек — с каждым, чтобы в итоге восстановить миллионы документов секретной службы
Британские физики обещают научиться левитировать
Британские физики обещают научиться левитировать Британские физики обещают научиться левитировать
Шотландские физики утверждают, что нашли способ обеспечить левитацию, основанный на эффектах квантовой механики
Пищевая химия
Пищевая химия Пищевая химия
Три килограмма химических веществ. Вот то количество, которое проглатывается за год среднестатистическим потребителем самых разных, порой абсолютно привычных продуктов: кексов, например, или мармелада. Красители
Открыта самая высокая в мире пагода
Открыта самая высокая в мире пагода Открыта самая высокая в мире пагода
Сотни буддистских монахов собрались в китайском городе Чанчжоу в последний день апреля для празднования беспрецедентного события — там открылась самая высокая в мире пагода
Шпиль планеты Burj Dubai взметнётся на секретную высоту
Шпиль планеты Burj Dubai взметнётся на секретную высоту Шпиль планеты Burj Dubai взметнётся на секретную высоту
Где-то между Европой и Азией лежит очень богатый и быстро растущий город, один из крупнейших деловых и культурных центров мира. В центре этого города уже строят самый исключительный и престижный небоскрёб
Мост, длинной десятки километров
Мост, длинной десятки километров Мост, длинной десятки километров
Эта грандиозная конструкция растянулась на десятки километров над морем, став самым большим в мире висячим мостом
Чоппер Intel
Чоппер Intel Чоппер Intel
При описании этого яркого двухколёсного аппарата создатели уделяют всё внимание его компьютерной начинке, так что можно подумать, будто перед нами пример экстравагантного моддинга. Но нет – мотоцикл тут самый настоящий
В кольцах Сатурна завелось нечто
В кольцах Сатурна завелось нечто В кольцах Сатурна завелось нечто
Маленькие пылинки, несущие электрический заряд, могут образовывать ДНК-подобные структуры. Идеальное место для «пылевиков» – кольца Сатурна или Урана
Вселенское одиночество
Вселенское одиночество Вселенское одиночество
В этом году значительно выросли шансы найти внеземную жизнь
NASA откроет охоту на марсианские микроорганизмы
NASA откроет охоту на марсианские микроорганизмы NASA откроет охоту на марсианские микроорганизмы
Американское космическое агентство NASA в следующем месяце отправит космический аппарат для изучения почвы на северном полюсе Марса с целью найти благоприятную среду
Оазисы экзопланет
Оазисы экзопланет Оазисы экзопланет
Первое достоверное сообщение о наблюдении планеты, расположенной близ другой звезды, прозвучало в конце 1995 года
Аллергию будут лечить наночастицами
Аллергию будут лечить наночастицами Аллергию будут лечить наночастицами
Американские исследователи готовы использовать нанотехнологии в борьбе с аллергией. По их данным, наночастицы из атомов углерода способны значительно снизить активность клеток, запускающих аллергическую реакцию
Пусть не живут: и мертвые они прекрасны!
Пусть не живут: и мертвые они прекрасны! Пусть не живут: и мертвые они прекрасны!
Клетки волосяного покрова человека играют уникальную — и до конца не понятую — роль в здоровом функционировании его организма
Страж генома
Страж генома Страж генома
Открытие генов и их продуктов, играющих важную роль в жизни и смерти клетки, а также формировании раковой опухоли (канцерогенезе)
По лезвию бритвы
По лезвию бритвы По лезвию бритвы
По мнению многих представителей сильного пола, бритье — это тяжкий труд сродни сизифову. Ежедневный процесс удаления щетины, зачастую сопровождаемый порезами
Проблема ядерных отходов всё серьёзнее напоминает о себе
Проблема ядерных отходов всё серьёзнее напоминает о себе Проблема ядерных отходов всё серьёзнее напоминает о себе
Один из возможных вариантов переработки радиоактивных веществ – трансмутация с помощью ускорителя. Основная идея заключается в том, что радиоактивное вещество помещается в машину
В Second Life зазвучит Рахманинов
В Second Life зазвучит Рахманинов В Second Life зазвучит Рахманинов
Ливерпульский филармонический оркестр даст первый "профессиональный" музыкальный концерт в виртуальном мире Second Life
Акулы шагают на север
Акулы шагают на север Акулы шагают на север
На севере атлантического побережья США нашли гигантского ската – манту. До сих пор никто не видел их в этом районе – гиганты обитают на несколько тысяч километров южнее, в тёплых тропических водах. Возможно
Мегаполис кхмеров
Мегаполис кхмеров Мегаполис кхмеров
Столица древней империи кхмеров город Ангкор оказался втрое больше, чем считали до сих пор археологи. После обработки радарных снимков учёные нашли 74 новых храма и целую систему неизученных ирригационных сооружений
История изобретения молнии
История изобретения молнии История изобретения молнии
Как водится, история изобретения "молнии" имеет свою предысторию. И начинается она очень издалека
Список Шелдона
Список Шелдона Список Шелдона
Известные ученые, изучавшие проблему внеземного разума, погибают при загадочных обстоятельствах. Некоторые уфологи считают, что так проявляется агрессия "людей в черном"

 
  • Главные темы / архив
№082текущий номер Технологии
Биоклиматическое здание
    

    

    

    

    

 
  • Человек
  • По лезвию бритвыПо лезвию бритвы
    По мнению многих представителей сильного пола, бритье — это тяжкий труд сродни сизифову. Ежедневный процесс удаления щетины, зачастую сопровождаемый порезами
  • Пусть не живут: и мертвые они прекрасны!Пусть не живут: и мертвые они прекрасны!
    Клетки волосяного покрова человека играют уникальную — и до конца не понятую — роль в здоровом функционировании его организма
  • Страж геномаСтраж генома
    Открытие генов и их продуктов, играющих важную роль в жизни и смерти клетки, а также формировании раковой опухоли (канцерогенезе)
  • Аллергию будут лечить наночастицамиАллергию будут лечить наночастицами
    Американские исследователи готовы использовать нанотехнологии в борьбе с аллергией. По их данным, наночастицы из атомов углерода способны значительно снизить активность клеток, запускающих аллергическую реакцию
  • Планета Земля
  • В Second Life зазвучит РахманиновВ Second Life зазвучит Рахманинов
    Ливерпульский филармонический оркестр даст первый "профессиональный" музыкальный концерт в виртуальном мире Second Life
  • Акулы шагают на северАкулы шагают на север
    На севере атлантического побережья США нашли гигантского ската – манту. До сих пор никто не видел их в этом районе – гиганты обитают на несколько тысяч километров южнее, в тёплых тропических водах. Возможно
  • Мегаполис кхмеровМегаполис кхмеров
    Столица древней империи кхмеров город Ангкор оказался втрое больше, чем считали до сих пор археологи. После обработки радарных снимков учёные нашли 74 новых храма и целую систему неизученных ирригационных сооружений
  • Проблема ядерных отходов всё серьёзнее напоминает о себе Проблема ядерных отходов всё серьёзнее напоминает о себе
    Один из возможных вариантов переработки радиоактивных веществ – трансмутация с помощью ускорителя. Основная идея заключается в том, что радиоактивное вещество помещается в машину
  • История изобретений
  • Чёрный ящик
  • Список ШелдонаСписок Шелдона
    Известные ученые, изучавшие проблему внеземного разума, погибают при загадочных обстоятельствах. Некоторые уфологи считают, что так проявляется агрессия "людей в черном"
  • Воля случая
  • Технологии
  • Техника
  • Чоппер IntelЧоппер Intel
    При описании этого яркого двухколёсного аппарата создатели уделяют всё внимание его компьютерной начинке, так что можно подумать, будто перед нами пример экстравагантного моддинга. Но нет – мотоцикл тут самый настоящий
  • Мост, длинной десятки километровМост, длинной десятки километров
    Эта грандиозная конструкция растянулась на десятки километров над морем, став самым большим в мире висячим мостом
  • Открыта самая высокая в мире пагодаОткрыта самая высокая в мире пагода
    Сотни буддистских монахов собрались в китайском городе Чанчжоу в последний день апреля для празднования беспрецедентного события — там открылась самая высокая в мире пагода
  • Шпиль планеты Burj Dubai взметнётся на секретную высотуШпиль планеты Burj Dubai взметнётся на секретную высоту
    Где-то между Европой и Азией лежит очень богатый и быстро растущий город, один из крупнейших деловых и культурных центров мира. В центре этого города уже строят самый исключительный и престижный небоскрёб
  • Космос
005