|
Профессор Джеймс Дегрегори (James DeGregori) из онкологического центра университета Колорадо в Денвере проанализировал имеющиеся научные данные и пришел к выводу, противоречащему общепринятому мнению о том, что риск развития рака в преклонном возрасте повышает накопление мутаций, вызывающих озлокачествление клеток.
|
Автор:
Илья
|
Дата: 11.01.2013 23:05 |
| Думаю и сам профессор Джеймс Дегрегори заблуждается в том, что из-за накопления мутаций опухоли бы появлялись раньше у 20-летних. Дело в том, что в этом возрасте еще отлично работают белки теплового шока!
Когда в журнале "Nature" была опубликована статья под названием "HSP-90 как пособник морфологической эволюции" (точную ссылку потерял, уж простите). Непосвященным людям это название, конечно, не говорит ничего, но специалисты тотчас распознали под этой сугубо академической шапкой сенсационное содержание. Впрочем, точнее всего сформулировали сущность нового открытия сами его авторы - американские исследовательницы Сюзанна Резерфорд и Сюзэн Лундквист, которые открыли раздел "Обсуждение результатов" знаменательной фразой: "Мы впервые, насколько нам известно, нашли свидетельства существования специального молекулярного механизма, который способствует процессу эволюционных изменений в ответ на изменения окружающих условий". Еще более просто то же самое было сказано в комментарии британской радиостанции "Би-би-си": "Открыт молекулярный механизм эволюции!"
Даже самый беглый взгляд на эволюцию биологических видов убеждает в том, что она ускоряется в условиях стресса, то есть ситуации, возникающей в результате резкого и неблагоприятного изменения внешних условий. Это хорошо известно, например, по отношению к бактериям. Попадая в ситуацию физиологического стресса, вызванную, например, голоданием или появлением в окружающей среде антибиотиков, они очень быстро отвечают на эту угрозу появлением множества новых мутантных разновидностей, среди которых обнаруживаются особи, успешно выживающие в новых условиях... Трудно представить себе, что именно в этих условиях мутации, которые и ведут в конеч-ном счете к появлению новых разновидностей бактерий, почему-то резко учащаются, ведь мутации - явления случайные, не приурочены же они именно к нужному моменту! Но еще труднее представить, что бактерии каким-то чудом "целенаправленно отвечают" на возникшую потребность приспособиться и выжить. Несомненно, должен существовать ка-кой-то скрытый молекулярный механизм, который сам собою включается в условиях стресса, и - что увеличивает частоту мутаций? Каким образом? Загадка.
Открытие Сюзанны Резерфорд и Сюзэн Лундквист... как раз и наметило контуры возможного ответа на все эти вопросы. Эти исследовательницы выбрали в качестве объекта изучения некий специфический белок, функции которого в организме связаны, с одной стороны, со стрессом, а с другой - с развитием и изменением клеток. Эта его двойственная роль, по мнению исследовательниц, должна была позволить проследить связь между стрессом и клеточными (а в конечном счете - и организменными) изменениями на самом глубоком, молекулярном уровне. Белок этот называется HSP-90, что и обусловило название статьи в "Nature". Он относится к широкой и важной группе так называемых белков теплового шока, назначение которых, как видно из их определения, состоит в защите клеточных белков от теплового воздействия, то есть от "шока", который может быть вызван резким повышением температуры окружающей среды.
Исследования последних лет показали, что те же белки теплового шока способны защищать клеточные белки и от многих других опасностей и стрессов, например кислородного голодания, химических повреждений и даже от атаки некоторых патогенов. Более того, проникая в клетку, они защищают ее белки даже в отсутствие стресса, когда эти белковые молекулы только образуются внутри клетки, и до тех пор, пока они не свернутся надлежащим образом. Таким образом, белки теплового шока впору назвать просто "защитными".
Среди всех этих общезащитных белков HSP-90 выделяется одной уникальной особенностью. Он не занимается защитой образующихся белковых молекул. Подавляющее большинство его "подопечных" белков относится к классу так называемых передатчиков сигнала (signal transducers). Типичным примером таких передатчиков являются рецепторы клетки. Рецепторы - это белки, назначение которых состоит в распознавании специфических молекул, плавающих в межклеточном пространстве, и соединении с теми из них, ко-торые определенным образом "соответствуют" данному рецептору. Белок-рецептор имеет удлиненную форму: его "головка", как грибок, торчит над поверхностью клетки, "тельце" пронизывает ее клеточную мембрану, а "хвост" находится внутри клетки. Рецепторы - "передатчики сигналов" рассчитаны на соединение с теми специфическими молекулами (гормонами, феромонами, нейротрансмиттерами, факторами роста и т.д.), которые циркулируют в межклеточной среде, перенося химические сигналы от одних клеток к другим.
Как это происходит? Когда сигнальная молекула садится на торчащую из клетки "чашечку" рецептора, это вызывает в рецепторе изменение его формы - как говорят, "конформационное изменение". Такое изменение продвигается вдоль тела рецептора и достигает его "хвоста", находящегося внутри клетки. Окружающие этот "хвост" специальные белки, киназы, под воздействием такого конформационного изменения понуждаются вступать в специфические биохимические реакции, что влечет за собой целый каскад последовательных химических превращений, достигающих в конечном счете наследственных молекул, укрытых в ядре клетки. Это и есть процесс передачи "сигнала" из окружающей клетку среды к ее наследственным молекулам. Упомянутый каскад внутриклеточных реакций, вызванный таким сигналом, может, например, привести к тому, что на какой-то ген наследственной молекулы сядет молекула белка, блокирующая или, наоборот, усиливающая его работу. А это уже, в свою очередь, влияет на темп роста клетки, характер метаболизма в ней, процесс ее деления или даже ее специализацию в ходе эмбрионального развития.
Оказывается, сигнальные рецепторы очень неустойчивы. Грубо говоря, та цепь звеньев-аминокислот, которая составляет их "хвост", "тельце" и наружную "ча-шечку", имеет тенденцию менять свою форму под воздействием даже небольших изменений, например, в результате мельчайших изменений в составе этой цепи вроде случайной (в результате "точечной" мутации) замены одной аминокислоты на другую. Понятно, что такое изменение формы "чашечки" влияет на ее способность узнавать нужную "сигнальную молекулу" и соединяться с ней. В результате сигнал либо вообще не поступает в клетку, либо поступает "искаженным" и вызывает иные последствия в наследственных молекулах. Развитие клетки (а порой и организма в целом) может пойти по "аномальному" пути. Для того чтобы этого не произошло, природа и "придумала" защитный белок HSP-90. Вторая его функция (кроме защиты от теплового шока) состоит как раз в том, чтобы удерживать рецепторы - передатчики сигналов в той конформации, которая необходима для нормального приема и передачи сигнала. Упрощенно действие этого белка можно представить себе как чисто механическое (на самом деле, оно химическое) удерживание "чашечки" рецептора в нужной форме до момента прихода сигнальной молекулы.
...при любом - чисто химическом или тепловом - уменьшении числа молекул HSP-90, обслуживающих сигнальные рецепторы, происходит то или иное нарушение нормальных сигнальных путей.
...вероятная картина молекулярного механизма ускоренной эволюции под стрессом: стресс отвлекает часть молекул HSP-90 от задачи стабилизации сигнальных рецепторов, это позволяет "проявиться" сразу всем тем скрытым мутациям, которые накоплены в сигнальных рецепторах за предшествующие поколения, а проявление сразу большого числа ранее накопленных мутаций как раз и обеспечивает то ускоренное возникновение многочисленных разновидностей, которое никак нельзя было объяснить одновременным появ-лением всего этого множества мутаций как раз в процессе стресса. Иными словами, загадка ускоренной эволюции под стрессом решалась бы именно тем, что эта быстрота обусловлена не одновременным появлением множества новых мутаций, а одновременным проявлением множества мутаций, накопленных ранее, но до поры до времени (стресса) скрытых. ...последующие эксперименты Резерфорд и Лундквист подтвердили именно эту... возможность.
|
| Ответить на сообщение » |
|