Две независимые группы биологов обнаружили, что в клетках, «протискивающихся» через узкие поры, может происходить разрыв ядерной мембраны. Ранее считалось, что эта оболочка рвется лишь в процессе митотического деления клеток. Авторы выяснили механизмы, восстанавливающие оболочку и надеются, что понимание их работы поможет остановить образование метастазов раковых опухолей. Работы групп Яна Ламмердинга (Корнельский Университет, США) и Маттье Пьеля (Исследовательский Университет PSL, Франция) опубликованы1,2 в Science, кратко с ними можно ознакомиться в редакционном материале журнала.

Биологи наблюдали за движением клеток через узкие поры — в четыре раза меньше объектов. Для того, чтобы обнаружить возможные изменения, группа Ламмердинга использовала генетически модифицированные организмы, в ядрах которых находились флуоресцентные белки. Оказалось, в некоторых случаях флуоресцентные вещества просачивались сквозь разрывы в ядерных мембранах. Разрывы удалось обнаружить у клеток иммунной системы (Piel et al.) и раковых опухолей (Lammerding et al.). 

Эксперимент группы Ламмердинга. Зеленое — ядра клеток. Jan Lammerding et al. / Science, 2016

Кроме разрыва ядерной мембраны, биологи обнаружили среды разрывов в самой цепи ДНК. Однако, у клеток есть механизмы, способные восстановить повреждения. По данным группы Ламмердинга, процесс восстановления мембраны начинается уже через две минуты с разрыва, всего на него уходит 10–30 минут. Ответственным за заращивание разрыва является белковый комплекс ESCRT-III, играющий важную роль в транспорте веществ и связанный с мембранами комплекса Гольджи.

Обе группы выяснили, что отключение процессов восстановления ядерной мембраны и репарации ДНК приводит к быстрой гибели клетки. В частности, через разрывы в мембране внутрь ядра начинают попадать ферменты, в норме отвечающие за защиту клетки от вирусной ДНК. Их роль заключается в расщеплении постороннего генного материала, но попав в ядро они разрушают собственный генный материал клетки.

По словам Яна Ламмердинга, если создать препарат, замедляющий работу соответствующих комплексов, то раковые клетки будут в буквальном смысле уничтожать себя при попытке образования метастазов — разрушая свое ядро при движении между здоровыми клетками. Однако необходимо каким-то образом снизить возможный вред от препарата для здоровых клеток. 

Подобное деформированное состояние не является полностью искусственным для клеток иммунной системы. Известно, что «охотясь» за различными микроорганизмами лейкоциты способны «втискиваться» между другими клетками. От процессов залечивания повреждений зависит то, будет ли иммунный ответ организма нормальным или дефектным.

Автор: Владимир Королёв