Несмотря на огромное количество клеток в теле, гренландские киты живут до 200 лет и не слишком страдают от рака.
Одним из факторов этой устойчивости оказались необычно мощные механизмы репарации ДНК — системы, которые непрерывно устраняют случайные повреждения в геноме и снижают риск злокачественного перерождения клеток.
Перерождение здоровой клетки в опухолевую — дело случая. Чем дольше живет организм и чем больше клеток он содержит, тем выше шансы на такое превращение и развитие у него рака. Однако некоторые крупные животные демонстрируют поразительно низкую для их размеров частоту возникновения этих заболеваний. Столь странная особенность известна как парадокс Пето: риск развития рака не зависит от числа клеток у животного.
Особенно ярко парадокс проявляется на таких гигантах, как гренландские киты (Balaena mysticetus), способные жить до 200 лет и набирать более 80 тонн. Одним из секретов их устойчивости к раку оказалась высокая способность исправлять повреждения генома. К этому выводу пришли биологи из Рочестерского университета, статья которых представлена в онлайн-библиотеке bioRxiv.
Веру Горбунову и ее коллег интересовала работа механизмов репарации — «ремонта» повреждений и разрывов ДНК. Такие нарушения неизбежно возникают из-за действия разных химических веществ, радиации, ошибок при удвоении хромосом и других процессов. Поэтому системы репарации есть у всех живых организмов, от бактерий до тех же китов.
Ученые проводили эксперименты на культурах клеток кожи людей, коров, мышей и гренландских китов. Предварительно в них вносили ген флуоресцентного белка, связывая его с работой генов одной из систем репарации, которая ответственна за исправление двойных разрывов в цепочке ДНК. Далее клетки обрабатывали химическими мутагенами, вызывающими повреждения, и по свечению следили за процессом восстановления этих нарушений.
Обнаружилось, что репарация в клетках китов происходит вдвое активнее, чем у остальных животных. Более того, такой «ремонт» у них идет намного аккуратнее. При восстановлении разрывов в ДНК людей, мышей и коров терялось несколько оснований — звеньев в цепочке нуклеиновой кислоты. У китов же потери часто не происходило вовсе.
Дополнительный анализ показал, что клетки китов производят намного больше белка CIRBP, который непосредственно вовлечен в репарацию ДНК. Ученые перенесли ген этого белка в клетки других животных и обнаружили, что после такой манипуляции они тоже начинают восстанавливать повреждения намного лучше обычного. Таким образом, одним из секретов устойчивости китов к раку оказался белок CIRBP, обеспечивающий более эффективную репарацию ДНК и защиту от опасных мутаций.
Автор: Сергей Васильев