Открытие связи теломер с митохондриями: новое направление лечения рака

Нашу генетическую информацию содержит ДНК, упакованная в хромосомы; теломеры — их концевые участки с особой функцией: они позволяют клеткам размножаться, сохраняя генетическую информацию. При делении клетки теломеры укорачиваются и поддерживаются, чтобы предотвратить потерю генетической информации на концах хромосом. С возрастом и по мере деления клеток теломеры становятся короче. Когда они слишком коротки, размножение клетки прекращается для сохранения генетической информации, и клетка переходит к запрограммированной гибели.

Обнаружено, что теломеры общаются с митохондриями

Теломеры особенно важны в вопросах рака и старения. Многочисленные исследования показали связь укорочения теломер с гибелью клеток и возникновением таких заболеваний, как рак. Новая работа, которой посвящена статья, показала: при чрезмерном укорочении теломеры общаются с митохондриями — энергетическими центрами клетки. Это запускает сложную последовательность сигнальных путей и воспалительный ответ, уничтожающий клетки, способные стать раковыми. Результаты могут открыть новые способы профилактики и лечения рака, а также разработки более эффективной терапии для противодействия вредным последствиям старения.

Кратко: в нормальных клетках теломеры укорачиваются при каждом делении; когда они становятся слишком короткими, митохондрии получают сообщение. Оно запускает особый воспалительный ответ и обеспечивает гибель этой клетки до её превращения в раковую.

У раковых клеток существуют различные клеточные механизмы, препятствующие укорочению теломер. Один из важнейших участников этих механизмов — фермент теломераза. Теломераза сохраняет длину теломер на концах хромосом и обновляет их. В раковых клетках активность теломеразы обычно повышена, что позволяет клетке предотвращать укорочение теломер и постоянно размножаться.

Кроме того, некоторые раковые клетки обладают механизмами восстановления повреждений ДНК, возникающих из-за укорочения теломер. Предотвращая нарушение генетической информации, эти механизмы обеспечивают постоянное размножение клетки и тем самым способствуют возникновению рака.

По мнению исследователей, теломеры и митохондрии явно действуют синергично в клеточных процессах, убивающих клетки, способные вызвать рак.

Когда теломеры становятся настолько короткими, что больше не могут защищать хромосомы от повреждений, подаётся своего рода сигнал «клеточного кризиса» и клетки погибают. Этот полезный естественный процесс удаляет клетки с очень короткими теломерами и нестабильными геномами и известен как мощный барьер на пути возникновения рака.

Jan Karlseder и первый автор работы Joe Nassour ранее уже обнаружили, что клетки в состоянии кризиса удаляются процессом, с помощью которого организм избавляется от повреждённых клеток, — аутофагией.

Jan Karlseder — один из ведущих мировых учёных в области теломер и рака. Об одной из его прошлых работ мы рассказывали в статье: Может ли устранение механизмов защиты теломер усилить химиотерапию?

В этой работе исследователи хотели выяснить, как происходит гибель клетки при чрезмерном укорочении теломер. Они провели генетический скрининг человеческих клеток — фибробластов — и обнаружили пути иммунного распознавания и воспалительной сигнализации, важные при гибели клеток. В частности, молекулы РНК, исходящие от коротких теломер, активировали иммунные сенсоры ZBP1 и MAVS на внешней поверхности митохондрий.

Результаты показывают важные связи между теломерами, митохондриями и воспалением. Они также подчёркивают, как клетки могут переживать кризис, избегая уничтожения, и становиться раковыми, если этот клеточный процесс работает неправильно.

Связь теломер, митохондрий и воспаления: наше понимание биологии рака и старения развивается

Таким образом, теломеры, митохондрии и воспаление — часто изучаемые изолированно три характеристики старения. Результаты работы показывают, что теломеры при стрессе могут вызывать воспаление, посылая митохондриям сообщение из РНК. Эти данные подчёркивают необходимость изучать взаимодействие теломер, митохондрий и воспаления, чтобы лучше понять старение и продлить здоровую жизнь человека.

Joe Nassour так прокомментировал работу:

«Возникновение рака — непростой процесс. Он многоэтапен и требует многих преобразований и изменений во всей клетке. Более глубокое понимание сложных путей, связывающих теломеры и митохондрии, может сыграть роль в создании новых методов лечения рака в будущем».

На следующем этапе исследователи планируют подробнее изучить молекулярные основы этих путей и выяснить потенциал воздействия на них для профилактики или лечения рака.