Особенности деления опухолевых клеток - раковый митоз
До начала деления клетка находится в фазе роста G1. Затем наступает фаза активного синтеза ДНК (S-фаза), в результате которой образуются две генетически идентичные копии хромосомальной ДНК клетки. Эти двойные хромосомы получили название сестринских хроматид. На данном этапе еще до начала митоза хроматиды можно четко наблюдать в световом микроскопе.
Непосредственно перед началом митоза клетка вступает в фазу G2, которая инициируется ферментами — циклин-зависимыми киназами. В самом начале митоза, в прометафазе, каждая из сестринских хроматид связывается с белками в своем центромере, что затем приведет к формированию митотического веретена. Когда все хроматиды свяжутся с белками, происходит образование митотического веретена, или собственно метафаза. В конце этого процесса ядерная мембрана исчезает.
Еще одна группа ферментов — комплекс промоторов анафазы — разлагает белки, препятствующие вхождению клетки в анафазу. В период анафазы эти ферменты расщепляют связи, соединяющие сестринские хроматиды друг с другом, и два набора хромосом расходятся к противоположным полюсам клетки. Клетка делится, и две дочерние клетки вступают либо в фазу продолжительного покоя (фаза G0), либо в фазу роста (фаза G1), когда в клетках вновь начинается репликация ДНК.
На каждой фазе клеточного роста существуют механизмы, которые отслеживают корректность проходимых в клетке процессов и не дают клетке вступить в следующую фазу при обнаружении ошибок. Митоз никогда не начнется, пока не будут выявлены все ошибки в клеточном ДНК. За это ответственны ферменты р53, ATM и СНК2. Формирование митотического веретена происходит под контролем белков BUB1 и MAD. При деактивации этих ферментов расхождение хромосом может произойти с нарушениями.
Диаграмма процесса митоза с указанием ключевых точек контроля.
А — точки проверки нарушений ДНК белками р53 и ATM
Б — проверка нарушений митотического веретена белками MAD2 и BUB1
Хромосомная нестабильность является отличительной чертой раковых опухолей, так как их клетки очень часто бывают анеуплоидны. Принимая во внимание сложность митотичес-ких процессов, можно представить себе множество механизмов, которые ответственны за эту нестабильность. В онкологии описано множество мутаций генов, поддерживающих нормальный митотический процесс.
Например, отмечаются мутации в гене р53 при различных локализациях рака. Потеря функциональности у белка р53 приводит к тому, что при делении клеток не выявляются многочисленные нарушения структуры ДНК, что приводит к постепенному дальнейшему нарушению генетической структуры и, в конечном счете, к развитию злокачественных новообразований. Некоторые регуляторные белки являются мишенями для вирусных онкогенов. Так вирус ВТКЛ-1 продуцирует белок TAX.
Последний инактивирует фермент MAD1, что ведет к хромосомной нестабильности. Существует и множество других белков, участвующих в регуляции митоза, мутации в которых приводят к развитию опухоли, как, например, АПК (мутация ведет к аде-номатозному полипоидному колиту).
Нестабильность хромосомной структуры в сочетании с характерными чертами злокачественного фенотипа (подвижность, инвазивность и метастазирование) делает опухолевые клетки более чувствительными к цитостатическим препаратам, чем нормальные клетки. Именно из-за такой высокой чувствительности в лечении рака возможно применять цитостатические агенты в таких дозах, которые оказывают летальное воздействие на опухолевые клетки, но не наносят необратимых повреждений здоровым тканям.
