Противораковые молекулы меняют укладку хромосом
Деление раковых клеток можно остановить, изменив пространственную структуру хромосом.
Если мы хотим изменить активность какого-нибудь гена – например, того, из-за которого раковые клетки непрерывно делятся – мы можем его просто испортить, то есть мутировать, изменить в нём последовательность букв генетического алфавита. Любой ген работает не сам по себе, а с помощью множества белков, которые занимаются генетической информацией – и с помощью мутации можно сделать так, что эти белки перестанут обращать внимание на определённый ген.
А можно поступить иначе – закрыть доступ к гену, чтобы белки, активирующие генетическую информацию, просто не могли к нему добраться. Например, можно изменить упаковку ДНК. Известно, что хромосомы в ядре не плавают в хаотичном переплетении, а определённым образом структурированы. Некоторые куски ДНК специально сближены (хотя на выпрямленной нитке ДНК они бы оказались очень далеко друг от друга), другие же, хотя и находятся на первый взгляд совсем рядом, отделены друг от друга особыми молекулярными барьерами. В зависимости от укладки ДНК в пространстве ядра гены могут быть активны или нет, так что трёхмерная структура генома оказывается мощным способом регуляции генетической активности.
Среди веществ, которые влияют на 3D-структуру генома, есть кураксины, синтезированные несколько лет назад в лаборатории профессора Катерины Гуровой в Онкологическом центре Розуэлла Парка. Кураксины убивают раковые клетки, но не действуют на клетки здоровые. Было известно, что они вмешиваются во взаимодействие ДНК и гистонов – специальных белков-упаковщиков. Они постоянно сопровождают ДНК в клеточном ядре и во многом определяют трёхмерную структуру генома. Более подробно механизм действия кураксинов описан в новой статье, которую в Nature Communications опубликовали исследователи из Института биологии гена РАН, Московского государственного университета, Онкоцентра Розуэлла Парка и других научных центров.
Кураксины действительно перестраивают хромосомы – в том смысле, что они меняют их пространственную структуру, и работает это следующим образом. Чтобы ген был активен, его нужно сблизить с особой энхансерной последовательностью, которая несёт на себе белки, необходимые для работы гена. Энхансеры часто сидят довольно далеко от тех генов, которыми они управляют, и это очень удобно с точки зрения регуляции: изгибая нить ДНК, сматывая её или разматывая, можно то приближать энхансер и ген друг к другу, то удалять. Кураксины делают так, чтобы некоторые онкогены, стимулирующие деление раковых клеток, разошлись со своими энхансерами. Геномная топология зависит от разных белков, и один из них – белок CTCF, про который мы как-то писали, что он при укладке хромосом работает молекулярной застёжкой в огромных петлях ДНК. Кураксины действуют на эту «застёжку», заставляя ДНК перестроиться, что, очевидно, отражается на состоянии раковых клеток.
Полученные результаты не только проясняют, как работают перспективные противораковые средства, но и могут помочь в создании других лекарств, которые будут работать похожим образом, но будут ещё более эффективными.
Работа выполнена при частичной поддержке Российского научного фонда (РНФ).
По материалам пресс-службы РНФ
