Блукаючі клітини, повзаючи по тісних міжклітинних ходах в тканинах нашого тіла, змушені постійно латати дірки в мембранах своїх ядер і закладати розриви в ДНК.
Імунним клітинам, які бродять по тканинах у пошуках інфекції, буває часом непросто подорожувати - адже їм доводиться буквально протискуватися по міжклітинних проміжках, які бувають дуже і дуже невеликі. І не тільки імунним, але взагалі будь-яким мандрівним клітинам доводиться витягуватися, сплачуватися, викривлятися і т. д., щоб переповзти з місця на місце, підкоряючись якомусь хімічному сигналу.
Але чи не шкодить подібна «йога» самим мандрівникам? Клітинна мембрана досить еластична, як і цитоскелет, і взагалі весь вміст цитоплазми, так що на перший погляд здається, що такі вправи нічим клітині не загрожують.
Але це якщо забути про ядру, яке жорсткіше решти клітини і в якому, як ми пам'ятаємо, міститься генетичний матеріал і обслуговують його білки. І ось в журналі Science вийшло відразу дві статті, автори яких говорять про те, що для клітинного ядра протискування по вузьких проходах виявляється зовсім нешкідливим.
Ян Ламмердінг (Jan Lammerding) і його колеги з Корнельського університету модифікували ракові і звичайні клітини так, щоб в їх ядрах накопичувався флуоресцентний білок, зелений або червоний, а потім змушували їх проповзати крізь вузькі щілини, діаметр яких був в кілька разів менше діаметра самих клітин.
У статті дослідників говориться, що коли клітина протискувалася через прохід, її цитоплазма фарбувалася в зелений колір - тобто ядро давало течу, і флуоресцентний білок з нього йшов. Про те ж пишуть у себе Матьє Піль (Matthieu Piel) і його співробітники з французького Національного центру наукових досліджень, які експериментували з імунними і раковими клітинами.
Протікання ядра означає, що в його мембрані з'явилися зайві, неконтрольовані дірки (в нормальній ядерній мембрані є спеціальні пори, забезпечені особливими білками, які стежать за тим, що з ядра виходить і що туди входить). Чому порушення цілісності ядра так небезпечне?
Справа в тому, що в цитоплазмі є ферменти, що руйнують ДНК - вони потрібні для відбиття вірусних атак, коли геном вірусу проникає в клітку. Але ці ж ферменти можуть розщепити і власну ДНК клітини, якщо вона з'явиться за межами ядра. Крім того, автори обох робіт підкреслюють, що механічний стрес сам по собі шкодить хромосомам - навіть якщо мембрана ядра залишилася цілою, через стиснення і розтягнення ДНК все одно рветься, що може призвести або до загибелі клітини, або до її переродження в ракову.
Але, як ми сказали, багатьом клітинам доводиться досить багато подорожувати тісними міжклітинними просторами, і було б дивно, якби в еволюції не з'явилося ніяких компенсуючих механізмів.
По-перше, особливі ремонтні ферменти вчасно помічають і з'єднують розриви в ДНК, по-друге, у клітини є спеціальний молекулярний комплекс ESCRT III, чиє завдання - закривати дірки в ядрі. Він включається менш ніж через дві хвилини після появи отвору в мембрані, і на те, щоб його «заштопати», у ESCRT III йде від десяти хвилин до півгодини. Не виключено, втім, що у клітин - особливо у тих, які повинні постійно переміщатися з місця на місце - є й інші хитрощі, які дозволяли б не тільки ремонтувати ядро, а й запобігати пошкодженню в його мембрані.
Очевидно, що отримані результати можуть стати в нагоді в розробці ліків проти раку. Як відомо, одна з найбільших проблем, пов'язаних з пухлиною - це її здатність метастазувати.
Якщо ж у клітини, яка вирушила засновувати нову ракову колонію в новому органі, відключити здатність зашивати отвори в ядрі, навряд чи вона зуміє далеко піти - спроби протиснутися в нову тканину призведуть до множинних, незворотних і несумісних з життям пошкоджень в її ДНК.