5.2. Биохимические особенности центриоли и центросомы.

В настоящее время в связи с развитием методов молекулярной биологии всё бóльший интерес вызывает белковая природа центросомы. На данный момент выделено достаточно большое количество белков, предложены способы их классификации. Однако, следует заметить, что пока не было обнаружено ни одного белка, который всегда присутствовал только в центросоме. Мы рассмотрим лишь некоторые, наиболее важные, из них:

1) γ-тубулин – один из постоянных компонентов центросомы, является белком "затравки"

2) Перицентрин – структурный белок перицентриолярного материала, участвует в пространственном расположении остальных участников сборки микротрубочек; при микроинъекции антител происходят нарушения в формировании веретена деления, и даже наблюдается его отсутствие.

3) Центрин (кальтрактин) – основной белок исчерченных корешков, обнаружен также в сателлитах и перицентриолярном матриксе; принимает участие в дупликации центриолей; Ca²⁺-связывающий белок.

4) Моторные белки – осуществляют транспорт по микротрубочкам.

5) р210 – белок, связывающийся с придатками центриолей, он играет роль во взаимодействии с плазматической мембраной.

6) PCM-1 – белок, локализующийся на сателлитах, при помощи динеина участвует в прикреплении цитоплазматических микротрубочек в течение интерфазы.

7) С-Nap1 – белок, специфически связывающийся через киназу Nek2 с проксимальными концами двух центриолей, объединяя их таким образом в интерфазе.

5.3. Нарушения в строении и функционировании центросомы. Роль центросомы в формировании злокачественных опухолей.

Итак, главной функцией центросомы является формирование интерфазных и митотических микротрубочек. Как уже упоминалось, центросома принимает активное участие в образовании веретена деления, а, значит, и в передвижениях хромосом во время митоза. Можно предположить, что структурные изменения этой органеллы приведут к неравномерному распределению хромосом между дочерними клетками после цитокинеза. Такая гипотеза была высказана ещё в 1914 году Теодором Бовери (Boveri) при изучении атипичного эмбрионального развития морского ежа и анализе структуры опухолевых клеток.

Исследования, проводимые в настоящее время, подтверждают эту идею. Аномальное строение центросом было выявлено в опухолях дыхательных путей, легких, простаты, толстого кишечника, поджелудочной и молочных желез. Центросомные нарушения, обнаруживаемые в клетках, имеющих злокачественный фенотип, можно разделить на 3 группы. К первым относятся собственно изменения в структурной организации центросомы. В частности, было показано увеличение общего объёма центросомы, а также увеличение длины центриолярного цилиндра. Такие дефекты в строении центриолярного цилиндра как: уменьшение числа микротрубочек, С-форма центриоли и увеличение длины были обнаружены и при атеросклерозе сосудов.

Вторая группа нарушений связана с изменениями на биохимическом уровне. Так, в опухолях дыхательных путей был выявлен повышенный уровень фосфорилирования центрина, что в норме характерно только для митотических клеток. Кроме того, в опухолях отмечен и высокий уровень γ-тубулина.

Выявлено, что возникновение центросомных аномалий связано с присутствием в центросоме некоторых регуляторных молекул, в частности белков семейства aurora/Ipl-like kinase. Многие из этих киназ колокализованы с центросомой, участвуя в дупликации центросом, их созревании и движении, необходимых для правильной сегрегации генома. Повышенная экспрессия серин-треониновых киназ aurora выявлена в ряде опухолевых клеточных линий и отмечена их способность индуцировать амплификацию центросом.

Отличительными особенностями трансформированных клеток во всех наблюдаемых типах рака были: наличие избыточного перицентриолярного материала и множественность центриолей. Они и составляют третью группу выявляемых нарушений. Часто в таких клетках обнаруживается атипичное веретено деления, нарушения в сегрегации хромосом и анеуплоидия.

Хотелось бы также обратить внимание на тот факт, что нарушения в строении центросомы были выявлены не только в опухолевых клетках, но и на более ранних стадиях развития злокачественного фенотипа, например, в аденомах. Подтверждением этого служит тот факт, что онкопротеин Е7 папилломовируса человека HPV-16 индуцирует аномальный синтез центросом на ранних стадиях развития злокачественного фенотипа, нарушая при этом экспрессию cdk2. Амплификация центросомы может увеличивать и метастатический потенциал вследствие изменений в системе цитоскелета, что и находит отражение в тканевой архитектуре.

Сопоставление имеющихся данных подтверждает ранее высказанную гипотезу: аномалии центросомы, приводящие к возникновению дефектов веретена деления, вызывают неправильную сегрегацию хромосом и способствуют развитию анеуплоидии. Это приводит к накоплению мутаций в клеточной популяции и, как следствие, к формированию опухоли. Нарушения в размере и числе центросом в опухолевых клетках коррелируют с уровнем нестабильности хромосом, а также с частотой патологических митозов. При этом частота патологических митозов приблизительно в три раза выше в опухолях, где наиболее часто встречаемой патологией является увеличение перицентриолярного материала (по сравнению со всеми другими нарушениями центросом).

Кроме того, во многих злокачественных опухолях человека выявлена инактивация таких регуляторных элементов G1-S-перехода, как Rb-белок и р53, а также повышенная экспрессия циклинов D и E, cdk 4 и 6, ингибиторов cdk p16^INK4A и p15^INK4B .

Таким образом, нарушения в структуре и числе центросом в клетке могут быть важным диагностическим и/или прогностическим признаком малигнизации ткани. Это предполагает изучение центросомы в качестве одной из мишеней раковой терапии.