Раньше о том, как это происходит, рассказывали в научной фантастике. Теперь ученые знают, что есть крошечные белки — эпигенетические белки, которые находятся на вершине генетического кода внутри клеток. Эти белки отвечают за включение или выключение генов.
Теперь исследователи UNC обнаружили, что один белок, регулирующий ген, под названием Bre1, должен поддерживаться в надлежащем количестве, чтобы другие эпигенетические игроки могли выполнять свою работу должным образом. Это ключевой координатор в клеточных сценах, которые могут превратить здоровую клетку в раковую.Установка сцены
Внутри каждой клетки тела происходит непрерывная и сложная работа, в которой гены играют одну из ведущих ролей. Как и во всех спектаклях, актеры не действуют в одиночку, а полагаются на поддержку из-за кулис. Этот вспомогательный персонал предоставляет сценарий и подсказки для того, что гены должны говорить и делать — как к генам обращаются и как они используются. Важными членами вспомогательного персонала являются гистоны — белки, которые упаковывают гены внутри клеток и позволяют использовать их для различных клеточных функций, которые поддерживают наше здоровье; они позволяют сюжету разворачиваться идеально.
К сожалению, иногда пропускаются реплики или строки забываются, и шоу идет не так, как планировалось. Это заставляет актеров говорить, когда они должны молчать, или молчать, когда они должны говорить. И если один из этих генов-акторов окажется важным, скажем, для роста клеток, результат может быть катастрофическим.
Актеры разворачивают сюжет в непреднамеренном направлении.Весь этот вспомогательный персонал является частью эпигенетики — эпигенетики или выше — области, которая фокусируется на окружающей среде и игроках, которые позволяют нашим генам действовать.«Я думаю, что эпигенетика — это новый рубеж исследований рака», — говорит Брайан Стрел, доктор философии, профессор биохимии и биофизики Медицинской школы UNC. «Теперь мы можем секвенировать весь геном раковой клетки и обнаруживаем, что многие виды рака имеют мутации в эпигенетическом механизме.
Мы обнаруживаем это не только в линиях раковых клеток в лаборатории, но и у больных раком».Режиссерская версия
Strahl, который является членом Универсального онкологического центра UNC Lineberger, сказал, что основные вопросы связаны с тем, как гистоны превращают ДНК в хроматин — структуру, которая позволяет или запрещает доступ к генетической информации внутри наших клеток.Это то, что изучает Страл. Его цель — точно выяснить, как гистоны способствуют основным биологическим функциям и, в свою очередь, способствуют развитию рака и других заболеваний. Однако к этой идее добавляется изюминка, заключающаяся в том, что не все гистоны одинаковы. «Мы уже узнали, что гистоновые белки, обнаруженные на участках генов, можно химически модифицировать с помощью множества небольших химических« меток », которые либо способствуют, либо еще больше препятствуют доступу к нашей генетической информации — нашей ДНК.
И этот доступ или отказ в конечном итоге влияет на гены, поэтому они либо активируются, либо нет ».Эти химические метки поступают из различных источников — в основном из пищи, которую мы едим, химических веществ из окружающей среды, которые попадают внутрь нас, например, через нашу кожу и легкие, и различных биологических химикатов, которые просто заставляют нас тикать. Правильные питательные вещества, например, позволяют формировать химические метки, которые направляют гистоны на активацию генов надлежащим образом.
Вредные вещества из окружающей среды, такие как сигаретный дым, могут нарушить работу эпигенетических механизмов.Тем не менее, эти химические метки в конечном итоге не отвечают за гены. Другой слой белков над гистонами отвечает за размещение химических меток.
«Что-то должно гарантировать, что эти химические метки на гистонах регулируются должным образом, чтобы гарантировать, что метки присутствуют только на нужных генах в нужное время», — сказал Страл. Страл и аспирант Гленн Возняк сосредоточились на одном из белков, которые добавляют эти химические метки, — на белке под названием Bre1, который контролирует одну метку — убиквитин.
В некотором смысле Bre1 нанимает убиквитин; он позволяет убиквитину выполнять свою работу.Известно, что убиквитин помогает гистону раскрыть хроматин клетки, чтобы активировать гены. Когда убиквитин закончен, он удаляется из гистонов, и гены становятся инактивированными.Если этот процесс пойдет наперекосяк — если генам позволено оставаться активными бесконечно долго, — нормальные клетки могут превратиться в раковые.
И вся производительность сотовой связи падает.Эффект ЗлатовласкиДо сих пор было неясно, как это произошло. В ходе серии экспериментов Страл и Возняк обнаружили, что, как и сами химические метки, необходимо поддерживать точное количество Bre1, чтобы гарантировать, что к гистонам добавляется только нужное количество убиквитина.
«Мы обнаружили, что если Bre1 слишком мало, то ген не включается», — сказал Страл. «Если их слишком много, ген не отключается. Мы называем это эффектом Златовласки».
Возняк добавил: «Мы также обнаружили, что, когда Bre1 не нужен или когда он не выполняет свою функцию, он удаляется как механизм контроля. На гистонах не будет столько убиквитина, потому что Bre1 там нет».Находка Страла и Возняка проливает свет на то, что было эпигенетической загадкой.
Научная литература по Bre1 была неоднозначной.«Некоторые исследования показали, что Bre1 играет роль супрессора опухолей», — сказал Страл. «Другие исследования показали, что это промотор рака. Итак, обо всем этом есть противоречивые данные. Теперь мы знаем.
Если будет слишком мало Bre1, ген не включится». Это может отключить гены, защищающие клетку от рака. «Если их слишком много», — сказал Страл. «Тогда гены могут не выключиться».
Это также может спровоцировать развитие рака.«Если подумать, Bre1 может быть действительно хорошей мишенью для лекарства от рака», — сказал Страл. «Раковые клетки быстро делятся.
Многие химиотерапевтические методы включают повреждение ДНК во всех быстро делящихся клетках. Но если вы просто нацелитесь на белок Bre1 и, возможно, отключите его, у вас могут быть очень плохие результаты специально для быстро делящихся раковых клеток. Они не будут». больше не могу транскрибировать гены ".