19.03.2014

Ген рака груди влияет на развитие мозга

Мутации в гене BRCA1 считаются настолько прочно связанными со злокачественными опухолями молочных желёз и яичников, что более половины женщин, у которых они обнаружены, проходят превентивную мастэктомию: чтобы рак не начался, у них заранее удаляют молочные железы. BRCA1 кодирует белок, который следит за состоянием ДНК, поэтому мутации в этом гене ведут к порче генома, что открывает дорогу раку.

Но это что касается молочных желёз и яичников, а вот чем этот ген занимается в прочих органах и тканях, учёные долгое время не знали. Было, впрочем, известно, что мыши без BRCA1 погибают вскоре после рождения, но это говорило лишь об общей многофункциональности гена, не более.

Несколько лет назад исследователи из лаборатории Индера Верма (Inder M. Verma) в Институте Солка (США) заметили, что ген BRCA1 особенно активен в нейроэктодерме — слое тела зародыша, из которого потом получаются нервные стволовые клетки, а затем и зрелые нервные клетки. Похоже, BRCA1 имел какое-то отношение к развитию нервной системы, и, чтобы проверить это, исследователи выключили его избирательно в нервных стволовых клетках.

Предположение более чем оправдало себя: у животных с выключенным BRCA1 мозг развивался лишь на треть от своего обычного размера, причём особенно сильно были уменьшены области, отвечающие за обучение и память. Кроме того, у таких животных проявлялась атаксия, то есть неспособность адекватно контролировать мышцы и сохранять баланс.

Как пишут авторы работы в PNAS, стволовые клетки без BRCA1 делились как обычно, но слишком большая доля новых клеток погибала. BRCA1 защищает клеточную ДНК от повреждений при переупаковке, которая происходит во время деления. Но если его нет, то повреждения накапливаются, и в дело вступает фермент ATM-киназа, который чувствует разрывы в ДНК и запускает механизм клеточной смерти. Какие-то клетки всё-таки выживают, но из-за неприятностей с ДНК они оказываются деформированными и не складываются в организованную систему. А это опять же не может не сказаться на работе мозга.

По сути, BRCA1 выполняет ту же работу, что и в клетках яичников и молочных желёз: он защищает ДНК от повреждений. Однако «проб?й защиты» из-за мутаций приводит к другим последствиям: вместо опухоли клетки просто гибнут (хотя, по словам исследователей, неорганизованность выживших нервных клеток можно сравнить с неорганизованностью опухоли). Но почему же тогда у женщин с мутациями в этом гене мозг остаётся как будто в полном порядке? Вероятно, из-за того что у человека остаётся какая-то доля нормальных, немутированных генов BRCA1, тогда как у мышей в эксперименте мутации вносились во все клетки, предшествующие нервной системе.

Известно, что при микроцефалии, когда мозгу не удаётся вырасти больше, чем мозг у шимпанзе, у людей плохо работают гены, напрямую контролирующие уровень BRCA1. Поэтому вполне возможно, что развитие мозга человека было связано именно с этим геном, который сейчас обсуждается чаще всего в контексте с «женских» опухолей. Тут можно вспомнить другое исследование, касающееся эволюционной связи большого мозга и рака, однако в той работе говорилось именно о прямой взаимообусловленности того и другого, о том, что повышенная вероятность злокачественной опухоли стала платой за развитие мозга. В случае же с BRCA1 онкологическое здоровье и нормальный большой мозг находятся, скажем так, по одну сторону баррикад: для того и для другого необходимо отсутствие мутаций в этом гене.

Подготовлено по материалам ScienceNOW.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. compulenta.computerra.ru