Исследования рака: гены зомби и слоны
Интригующее глубокое погружение в генетику слонов помогает объяснить, почему они менее подвержены раку, чем люди. Ответ приходит в виде реанимированного «гена зомби».
Около 17 процентов людей умирают от рака, но болезнь не ограничивается только людьми; поражает широкий спектр видов.
От кошек и собак до рыб и тасманских дьяволов - даже динозавры с утиным клювом, похоже, пострадали.
Интересно, что менее 5 процентов слонов в неволе умирают от рака. Это удивительно, потому что они живут в среднем 70 лет и имеют примерно в 100 раз больше клеток.
Долгая жизнь и наличие большего количества клеток могут повысить вероятность возникновения рака. Это связано с тем, что каждый раз, когда клетка делится, ее ДНК копируется, что увеличивает вероятность ошибок. Поскольку эти ошибки накапливаются в течение долгой жизни, вероятность развития рака возрастает.
Чем больше у вас клеток, тем больше возможностей у рака. Например, у более высоких людей риск рака немного выше, чем у более низких людей, и общее количество клеток в их организме может быть частью причины.
Так, в вида, количество клеток коррелирует с более высоким риском рака, но между видов, эта корреляция не проявляется. Это называется парадоксом Пето, названным в честь эпидемиолога рака Ричарда Пето, который впервые описал эту загадку в 1970-х годах.
Понимание того, что делает более крупные виды более устойчивыми к раку, одновременно интересно и важно; если мы сможем понять, как клетки слона переигрывают опухоли, возможно, мы сможем использовать эти знания, чтобы помочь снизить вероятность рака у человечества.
Контроль повреждений ДНК слона
В 2015 году ученые, работающие независимо в Чикагском университете в Иллинойсе и Университете штата Юта в Солт-Лейк-Сити, совершили прорыв в понимании устойчивости слонов к раку.
У людей и многих других животных ген, называемый p53, действует как опухолевый супрессор; он определяет повреждение ДНК, которое не было восстановлено, и вызывает гибель клеток. Таким образом, клетки, которые потенциально могут превратиться в изгоев, пресекаются в зародыше.
Когда ученые изучили геномы слонов, они обнаружили, что они несут по крайней мере 20 копий p53. Для сравнения, у большинства животных, включая нас, есть только одна копия. Дополнительные копии слона означают, что клетки с поврежденной ДНК идентифицируются и уничтожаются быстрее и эффективнее.
Желая развить это удивительное открытие, команда из Чикагского университета недавно опубликовала новую статью в журнале. Отчеты по ячейкам. В исследовании излагается вторая часть головоломки, в которой объясняется, как слоны могут предотвращать развитие рака.
Его авторы описывают противораковый ген, воскресший из мертвых. Как объясняет старший автор исследования Винсент Линч, доктор философии, доцент кафедры генетики человека: «Гены постоянно дублируются. Иногда они совершают ошибки, создавая нефункциональные версии, известные как псевдогены. Мы часто пренебрежительно относимся к ним как к мертвым генам ».
Возникновение гена зомби
При исследовании p53 у слонов они обнаружили, что псевдоген, известный как фактор ингибирования лейкемии 6 (LIF6), больше не был псевдогеном и «вернулся к жизни»; он «разработал новый переключатель».
Возрожденная функция LIF6 предоставила еще один кусок головоломки; после активации p53, LIF6 может реагировать на поврежденную ДНК, атакуя и убивая клетку. Он делает это, производя белок, который прокалывает митохондриальные мембраны, тем самым разрушая источник питания клетки и быстро убивая ее.
«Этот мертвый ген вернулся к жизни. […] Это полезно, потому что оно действует в ответ на генетические ошибки, ошибки, сделанные при восстановлении ДНК. Избавление от этой клетки может предотвратить последующий рак ».
Винсент Линч, доктор философии
Похоже, что этот ген зомби помогал слонам избегать рака в течение долгого времени: 25–30 миллионов лет назад. «Мы можем использовать уловки эволюции, чтобы попытаться выяснить, когда этот несуществующий ген снова стал функциональным», - объясняет Линч.
Они предположили, что ген LIF6 снова включился примерно в то же время, когда дальние родственники слона размером с сурка начали расти. Подобные генетические мутации, возможно, помогли слонам превратиться в бегемотов, которыми они являются сегодня.
«У крупных, долгоживущих животных, должно быть, развились надежные механизмы подавления или уничтожения раковых клеток, чтобы жить так долго, как они живут, и достигать своих взрослых размеров», - объясняет соавтор исследования Хуан Мануэль Васкес.
Результаты интригуют; Они не только позволяют по-новому взглянуть на рак, но и дают нам представление об эволюции слона. Затем команда планирует изучить LIF6, сосредоточившись на том, как именно он вызывает апоптоз.
