Афина Актипис - Клетка-предатель. Откуда взялся рак и почему его так трудно вылечить

Исследовательская группа объединила результаты работы Малея, показавшего, что у слона имеется 40 копий гена TP53, с данными из лаборатории Шиффмана о беспрепятственном самоуничтожении клеток в ответ на радиацию. Объединение вычислительной биологии и геномики с лабораторными исследованиями клеточной реакции на повреждения ДНК in vitro — прекрасный пример того, как многого могут добиться междисциплинарные группы в разрешении таких старых загадок, как парадокс Пето.

Другим исследовательским группам удалось повторить полученные Малеем и Шиффманом результаты и найти новые доказательства того, что слоны обходят парадокс Пето наличием множества копий гена TP53. Эволюционный биолог Винсент Линч из Чикагского университета совершенно независимо пришел к тому же самому открытию о наличии у слонов нескольких копий гена TP53. Изучая ДНК шерстистых мамонтов и других вымерших родственников слонов, Линч вместе с коллегами воссоздал процесс изменения количества копий гена TP53 в ходе эволюции. Они обнаружили, что количество копий этого гена росло параллельно с увеличением размера животного. Эти данные указывают на то, что увеличение размеров организма, возможно, способствует появлению в результате эволюции более мощной противораковой защиты в виде дополнительных копий гена TP53.

СЛОНЫ — НЕ ЕДИНСТВЕННЫЙ ВИД ЖИВОТНЫХ, У КОТОРОГО В ХОДЕ ЭВОЛЮЦИИ ПОЯВИЛИСЬ УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПОДАВЛЕНИЯ РАКА, СДЕЛАВШИЕ ВОЗМОЖНЫМ КРУПНЫЙ РАЗМЕР.

Марк Толлис, эволюционный биолог из университета Северной Аризоны (а также член нашей исследовательской группы), обнаружил, что у горбатых китов имеются дубликаты генов, отвечающих за апоптоз. В их популяции происходил положительный отбор генов, ответственных за контроль клеточного цикла, обмен сигналами между клетками, а также клеточную пролиферацию — их в геноме горбатых китов оказалось намного больше, чем у китообразных меньшего размера (включая кашалота, афалину и касатку).

Поддержание баланса клеточной свободы и контроля клеточного поведения — это динамический процесс, который не прекращается на протяжении всей жизни организма. Гены вроде TP53 экспрессируют белки не постоянно, — если бы это было так, то нас на канате слишком сильно склонило бы влево, что имело бы свои собственные негативные последствия (вроде преждевременного старения или низкой репродуктивной функции). Слонов не просто сильнее клонит вправо — их организму приходится более тщательно и активно следить за поддержанием баланса, чем животным меньшего размера, таким как мыши. Большой размер и высокая продолжительность жизни требуют одновременно и более эффективного подавления рака, и более тщательного контроля отвечающих за это систем, чтобы не дать организму свалиться с натянутого каната в течение его жизни. Таким образом, важно не просто производить больше белков, которые усиливают клеточный контроль, но и делать это в нужное время и в необходимом количестве.

Как же организмы контролируют контролеров? Одним из способов является создание генных сетей (связей между генами, позволяющих им оказывать влияние на состояние друг друга), объединяющих гены, способствующие клеточной свободе, с генами, которые усиливают контроль клеточного поведения. Отслеживая и регулируя производство генетических продуктов, эти сети помогают организму дольше поддерживать это шаткое равновесие (как мы уже видели ранее на примере того, как ген TP53 считывает сигналы).

Гены, склоняющие баланс в сторону клеточной свободы (способствующие более активной пролиферации клеток), — самые древние. Они появились еще в эпоху одноклеточной жизни.

Гены же, которые склоняют баланс в сторону большего клеточного контроля, появились в геноме в результате перехода к многоклеточной жизни. Многие их этих генов, которые иногда называют генами-смотрителями или генами общего контроля, способствуют межклеточному сотрудничеству, без которого невозможно существование жизнеспособного многоклеточного организма. Существует еще одна категория генов, занимающих промежуточное положение между «одноклеточными» генами свободы и «многоклеточными» контроля. Эти гены, называемые генами-привратниками, или генами хранителями клеточного цикла, помогают поддерживать равновесие всей системы, динамически реагируя на любые изменения и посылая сигналы обеим сторонам, чтобы они корректировали уровень своей активности по мере надобности.