Биохимия клеточного цикла - Вольпе П.
Скачать (прямая ссылка):
4. Клеточный цикл
Изучение клеточного цикла базировалось на представлениях цитокинетики, которые к 60-м годам, несмотря ная их новизну, уже вполне сформировались.
Рассмотрим схему клеточного цикла, предложенную в 1953 г. Ховардом и Пелком [6]. Сразу после митоза каждая дочерняя клетка является диплоидной и имеет нормальный набор хромосом (рис. 6). Эта клетка должна пройти так называемую фазу Gi, чтобы быть в состоянии: удвоить свою ДНК в течение фазы S жизненного цикла.. После удвоения ДНК клетка переходит в фазу G2 и находится в тетраплоидном состоянии. В процессе митоза клетка снова делится, причем ее тетраплоидный набор* хромосом распределяется поровну между двумя дочерними клетками; в результате этого каждая из новых клеток: начинает цикл, имея диплоидный набор хромосом.
Установлено, что в нормальных тканях организма некоторые клетки, будучи дифференцированными, постоянно делятся. Таковы, например, клетки кишечного эпителия, костного мозга, эпидермиса, эпителия семенных канальцев («лабильные» клетки Биццоцеро). Другие же-клетки по окончании дифференцировки больше не пролиферируют («вечные» клетки Биццоцеро). Лучшим примером клетки, не способной к делению, может служить нейрон, дифференцировка которого заканчивается сразу после рождения и который сохраняется на протяжении всей жизни индивидуума (условие, необходимое для сохранения следов памяти).
Рис. 6. Схема клеточного цикла и его фаз [30]. Дочерняя клетка сохраняет в течение всей фазы Gi «старые», т. е. материнские, цепи ДНК. Дупликация этих цепей происходит в фазе S. В течение фазы <j2 в клетке находятся и «старые» цепи ДНК, и «новые» (синтезированные в фазе S). Во время фазы М (митоз — профаза, метафаза, анафаза и телофаза) материнская клетка передает каждой дочерней одну из старых цепей (имевшихся еще в фазе Gi) и одну из новых цепей (построенных в фазе S). Фаза Gi у клеток разных типов имеет различную продолжительность (у' некоторых клеток окало 30 ч, а у некоторых может практически отсутствовать). Фазы S, Сг и М более стабильны по продолжительности. В клетках HeLa длительность фазы М зависит от температуры. Для большинства клеток млекопитающих при росте in vitro продолжительность цикла составляет примерно 20 ч, при этом фазы Gi, S, G2 и М длятся соответственно 8, 6,
5 и 1 ч.
5. Опухолевая ткань
Рассмотрим с точки зрения теории клеточного цикла раковую опухоль.
Вначале многие авторы полагали, что раковая клетка утрачивает механизм «контактного торможения» и начн-
Рис. 7. Клетки и клеточные ядра, выделенные из мозга крысы [13]. А и ?>. Нейроны в окружении глии, выделенные с помощью микро-манипулятора по методу Хидена. В. Нейроны, изолированные в сахарозном градиенте по методу Сатаке и Абе.
градиенте по^автора30966?*°Е о30^ированные в сахарозном
нает ускоренно проходить митотический цикл. Такую клетку можно было бы назвать «взбесившейся». Позже, однако, было установлено, что цикл деления у раковых клеток замедлен по сравнению с нормальными клетками [7]. Из этого заключили, что рост раковой опухоли должен происходить главным образом в результате накопления клеток, которые не погибают [7]. Выдвигались и другие гипотезы.
В настоящее время существуют следующие представления. Как показано на рис. 7, раковая опухоль состоит в основном из трех клеточных популяций [8]. Есть клетки, которые больше не делятся вплоть до их гибели. Дру-тие клетки как бы «заморожены» в так называемой фазе Gq [9, 10] в ожидании момента, чтобы после некоторого стимула, например при уменьшении относительной доли пролиферирующих клеток, снова войти в митотический цикл. И наконец, имеются клетки, которые способны пролиферировать с различной длительностью клеточного цикла в зависимости от длины фазы Gi (это одна из фаз, продолжительность которой может изменяться, в отличие от фазы S, в этом отношении необычайно постоянной).
6. Химиотерапевтический подход
в лечении рака
Подразделение раковой ткани на различные клеточные популяции достаточно ясно показывает, насколько сложна проблема химиотерапии злокачественных опухолей. Вначале наибольшее внимание привлекали вещества, обладающие цитостатическим действием. Как известно, эти вещества блокируют или замедляют деление клеток, а иногда даже вызывают их гибель в определенный момент клеточного цикла [7, 8, 11]. Поскольку практически мы всегда имеем дело с гетерогенной системой, в которой делятся не все, а только некоторые клетки, цито-статическая химиотерапия рака связана с вполне понятными трудностями. Задачу усложняет также то, что химиотерапевтические агенты в какой-то степени влияют и на нормальные клетки. Для решения всех этих вопросов требуется более глубокое знание молекулярной биологии клетки, взаимосвязей между клетками и между клеткой и вирусом.
7. От нейрохимии к вирусологии
В 60-е годы началось интенсивное изучение механизмов контроля генной активности в глиальных клетках и нейронах, находящихся в фазе Cii (рис. 8). В результате
Рис. 8; Состав клеточной популяции в типичной опухоли [7, 8]. /— клетки, , которые уже не вступают в митоз; II — клетки, длительно находящиеся в фазе покоя (G0), но способные снова войти в цикл. III/Ша — клетки с циклом разной продолжительности.
