Раковые клетки достигают бессмертия путём сохранения концевых фрагментов хромосом — теломер. Многие опухоли используют для этого фермент теломеразу, но есть и такие, что идут по принципиально иному пути. Исследователи выяснили, чем эти механизмы различаются.

У любой эукариотической клетки есть некое максимальное число делений, называемое пределом Хейфлика: в среднем через 50 делений клетка умирает, старея при приближении к этому рубежу. Исключение составляют бессмертные клетки: стволовые, половые и раковые.

Механизм бессмертия рака давно занимает умы учёных. Если бы им удалось испортить его, проблема рака исчезла бы. Примерно 90% злокачественных опухолей используют для бессмертия фермент теломеразу. Ограничение на количество делений связано с тем, что машина, копирующая ДНК, при каждом делении чуть-чуть недочитывает воспроизводимую молекулу. Концевые зоны хромосом, которые недочитываются при делениях, называются теломерами, их размер и определяет количество делений клетки. Но существует фермент теломераза, который способен достраивать теломеры — а значит, продлевать жизнь клетке.

Рис. 1. Схема «нормальной» рекомбинации между двумя хромосомами, сопровождающая образование половых клеток (рисунок Magistra Learning Co).

Несмотря на «популярность» теломеразы, есть ещё один механизм бессмертия, который используют опухолевые клетки: он называется альтернативным удлинением теломер. Здесь тоже удлиняются теломеры, но иначе — с использованием сложной реакции гомологичной рекомбинации. ДНК в клетках нашего тела существует в двух идентичных копиях, и если повредить одну молекулу, то повреждённый участок можно пересадить из парной ДНК: это и называется гомологичной рекомбинацией, обменом фрагментами между парными ДНК.

Вот раковые клетки и научились при копировании ДНК восстанавливать теломеры за счёт такой рекомбинации.

Учёные из Института биологических исследований Солка (США) попытались выяснить подробности этого альтернативного удлинения теломер. У млекопитающих оба конца ДНК хромосомы обычно завершаются длинным участком, богатым гуанином (G). Но в раковых клетках, использующих альтернативный механизм, хромосомные теломеры несли концы, обогащённые цитозином (С). С-конец несла примерно половина теломер опухолей с альтернативным удлинением этих самых теломер. Это в сотни раз превышает встречаемость такой же С-последовательности у нормальных клеток.

Кроме того, С-концы теломер почти не обнаруживались среди раковых клеток, использующих теломеразу. Но при этом, по словам руководителя исследований Яна Карлседера, такие концы хромосом встречаются у круглых червей. С С- и G-концами ДНК у червей связываются два белка, причём если с С-конца удалить белок-напарник, то клетки животного начнут демонстрировать черты ракового перерождения.

Как говорят учёные, опухолевые клетки, у которых подавляют активность теломеразы, нередко всё равно выживают и продолжают делиться благодаря переходу на альтернативное удлинение теломерных участков. Таким образом, людям хорошо бы научиться воздействовать на оба механизма сразу. Кто знает, вдруг белок круглых червей, который связывается с С-концевыми фрагментами хромосом, поможет исследователям в борьбе с раком…

Полностью о результатах рассматриваемой работы можно прочесть в статье

Liana Oganesian, Jan Karlseder Mammalian 5′ C-Rich Telomeric Overhangs Are a Mark of Recombination-Dependent Telomere Maintenance. – Molecular Cell. – Volume 42, Issue 2, 224–236, 22 April 2011.