Белок - сторож генома

За последние годы исследования процессов превращения нормальных клеток в опухолевые привели к еще одному замечательному и неожиданному результату: в нормальной клетке была обнаружена система взаимодействующих белков, которую можно назвать "системой охраны генома". Эта система предохраняет клетку и организм от мутаций в геноме. Главную роль в этой системе играет белок, называемый р53. Если геном нормальной клетки, ее ДНК, чем-нибудь поврежден, например рентгеновые или ультрафиолетовые лучи вызвали разрывы в цепи ДНК, то в клетке по какому-то не вполне еще ясному механизму резко увеличивается количество белка р53. Этот белок тормозит все реакции подготовки к делению, вызванные сигнальными молекулами, например, факторами роста, и, прежде всего, процессы копирования ДНК, необходимые для того, чтобы передать при делении две копии всего генома дочерним клеткам. Под влиянием р53 клетка переключается на ремонт повреждений ДНК. Разрывы в ДНК начинают зашиваться специальными ферментами. Если через некоторое время нормальная структура ДНК восстанавливается, разрывы в ДНК исчезают, то количество р53 в клетке вновь снижается до нормального уровня, торможение роста прекращается и клетка вновь включает программу подготовки к делению. Если, напротив, повреждения генома оказались слишком тяжелыми и не могут быть исправлены за разумный срок, то все тот же белок р53 включает другую цепь реакций - цепь, ведущую к так называемой программированной смерти или апоптозу (от греческого слова, обозначающего опадение лепестков с цветка или листьев с дерева). Апоптоз - процесс, при котором в клетке наступает серия деструктивных изменений ядра, митохондрий и других основных компонентов, приводящая к гибели этой клетки. Реакции апоптоза используются в нормальном развитии, чтобы убрать клетки, ставшие ненужными. Примером может служить апоптоз клеток хвоста головастика, который приводит к исчезновению этого хвоста при превращении головастика в лягушонка. Апоптоз, включаемый р53 в поврежденной клетке, приводит к гибели этой клетки, к освобождению ткани от клетки с испорченным геномом. Очевидно, испорченный геном, передаваясь потомкам, мог бы привести к тяжелым последствиям для ткани и организма, в особенности, если бы повреждены были бы участки ДНК, где локализуются протоонкогены; превращение их в онкогены могло бы вызвать опухолевые трансформации. Апоптоз поврежденных клеток предотвращает эту опасность. Эту защитную роль р53 подтверждают данные о редкой наследственной болезни, названной синдромом Ли-Фраумени. У людей с этим синдромом во всех клетках организма отсутствует ген, кодирующий белок р53. Эти люди не имеют видимых дефектов, они растут и развиваются нормально, но в относительно молодом возрасте (до 40 лет) у них развиваются злокачественные опухоли, причем локализация этих опухолей может быть самой различной. Появление этих опухолей является результатом резкого учащения мутаций, превращающих протоонкогены в онкогены в клетках, лишенных защитного белка р53. Ген 53 - один из генов, кодирующих белки, которые тормозят появление онкогенных мутаций. Такие гены часто называют антионкогенами.