Неочаквано откритие – ракът възниква дори без клетъчна мутация

Въпреки че учените изследват природата на рака в продължение на много десетилетия, той все още е доста слабо проучен. Дори по отношение на причината за неговата поява в научната общност все още се водят спорове. Според основната версия ракът възниква в резултат на клетъчни мутации. Известни са обаче случаи, когато туморът се появява без никакви промени в ДНК. Разбира се, можем да предположим, че в тези случаи промените просто не са могли да бъдат открити. Неотдавнашно проучване на международна група учени обаче показва, че ракът наистина може да възникне без мутации.

Причините за възникване на рак

Мутациите в ДНК, които водят до рак, възникват по различни причини. Така например за това могат да допринесат външни мутагени. Това могат да бъдат храни с вредни хранителни добавки, като например деликатеси, тютюнев дим, замърсен въздух и др. Също така мутациите се причиняват от оксидантни молекули, които са странични продукти на вътреклетъчните процеси. Понякога грешките в ДНК възникват от само себе си в процеса на клетъчно делене.

Трябва да се каже, че мутациите, свързани с рака, могат да се появят в различни части на генома. Както кодиращи протеини и обслужващи РНК, така и некодиращи. По отношение на своето въздействие те също са различни – някои допринасят за появата на тумора, а други го засягат след като се е формирал. Но при всички случаи в резултат на мутациите клетката престава да изпълнява функциите си и започва неудържимо да се дели.

Но как точно тези мутации карат здравата клетка да се превърне в злокачествена? Отговорът е съвсем прост – те променят активността на гените. От това можем да предположим, че съществуват и други механизми, които променят активността на гените, без да има промени в последователността на ДНК.

По какъв начин епигенетиката влияе върху активността на гените

Отдавна е известно, че активността на гените може да бъде повлияна от епигенома. Той може както да стимулира работата на даден ген, така и да я потиска, без да засяга генетичната последователност. Нещо повече, епигенетичните промени могат да останат с човека през целия му живот.

Епигеномът променя хистоновите протеини в клетката, които влияят върху достъпността или недостъпността на определени части от генома за други протеини, които разчитат генетичната информация. Казано по-просто, те могат да скрият части от генома от четящите протеини. Понякога хистоните „опаковат“ някои части от генома в „генетичен архив“, като го скриват през почти целия живот на клетката.

Епигенетичната модификация, т.е. промяната в броя и структурата на хистоновите протеини, може да стимулира или да потиска транскрипцията на определени гени. Епигенетичната модификация на хистоните се осъществява благодарение на химическите метилови маркери, които са прикрепени към тях. Таговете обаче не се прикрепят сами, а с помощта на други Polycomb протеини. Това означава, че без тях хистоните не могат да получат метилови маркери. Но само метилираните хистони могат да опаковат определен участък от ДНК.

Защо ракът възниква без мутации

Тъй като поликомб протеините са еднакви при различните организми, като бозайници и насекоми, учените провеждат експеримент с ларви на дрозофили. По време на изследването те намалили количеството на някои поликомб протеини. Резултатът бил ръст на туморите. Това означава, че клетките на ларвите са загубили своята специализация и са започнали да се делят твърде бързо.

В момента, в който този протеин се оказвал в недостиг в клетките, учените забелязали, че активността на някои гени се увеличава, което не е изненадващо. Но най-интересното е, че след като нивото на поликомб протеина в клетките се нормализирало, туморите не изчезнали. В същото време учените забелязали, че след като нивото на протеина се нормализирало, активността на гените отново намаляла, но не на всички. Някои от тях продължили да бъдат активни.

При по-нататъшното изследване учените открили верига от молекулярни сигнали, които водели до продължаване на активността на някои протеини. Тези протеини са от съществено значение за стволовите клетки, тъй като ги поддържат в стволово състояние. Освен това те стимулират регенерацията на тъканите и по определен начин регулират метаболизма.

Когато „стволовите“ протеини остават активни през цялото време, настъпва дегенерация на злокачествените клетки. По този начин епигенетичната аномалия, свързана дори с временно намаляване на поликомб регулаторните протеини, поставя „стволовите“ протеини в режим на самоподдържаща се стимулация. Ето защо дори когато „епигенетичната спирачка“ започне да работи отново, „стволовите протеини“ продължават да са активни, като по този начин провокират растежа на тумора.

Всичко това предполага, че ракът може да възникне без мутации, единствено поради определени грешки в модификацията на протеините. Трябва да се отбележи, че разбирането на причините за развитието на туморите и на процесите, свързани с тях, е от голямо значение, тъй като ще позволи на учените да разберат защо различните тумори не само протичат по различен начин, но и реагират по различен начин на лечението. Така например, известно е, че някои тумори без мутации са в състояние да се противопоставят на химиотерапията и да метастазират. Но и до днес не се знае как ефективно да се противодейства на това.