Мембраны регулируют рост клеток - рак: эксперименты и гипотезы
К 1963 г. ученые установили, что в зародышах пшеницы содержатся вещества, вызывающие «слипание» опухолевых клеток (Ауб). Эти вещества, агглютинины, действуют подобно антителам: они имеют по крайней мере два связующих центра и, следовательно, могут реагировать по крайней мере с двумя клетками и вызывать агглютинацию (слипание) (фиг. 28). В 1963 г. Ауб показал, что агглютинация присуща главным образом опухолевым клеткам и лишь в незначительной мере нормальным.
В последующие годы исследователи сосредоточили внимание на агглютинирующем белке из соевых бобов, который в 30-х годах был выделен Самнером в кристаллическом виде и получил название конканавалина А (Кон А). Кон А специфичен для опухолевых клеток. Однако агглютинировать могут не только опухолевые клетки: если нормальные клетки ЗТЗ обработать разведенным раствором фермента трипсина,переваривающего белки, они получают способность связывать Кон А, точно так же как и трансформированные клетки ЗТЗ. Очевидно, во время трипсинизации в нормальных клетках обнажаются те же связующие центры, которые всегда обнажены в опухолевых клетках. Иными словами, в нормальных клетках связующие центры скрыты, а в опухолевых обнажены.
Тогда возникает вопрос: что произойдет, если закрыть эти связующие центры в опухолевых клетках? Станут ли такие клетки снова нормальными? Для ответа на этот вопрос пришлось прибегнуть к некоторым уловкам, поскольку в данном опыте требовалось, чтобы Кон А покрыл связующие центры клеток, но не вызвал их агглютинации. Образно говоря, требовался «однорукий», одновалентный Кон А, который был бы в состоянии реагировать с одной клеткой. Его оказалось не сложным приготовить: трипсин расщепляет Кон А на два фрагмента, каждый из которых сохраняет способность реагировать с опухолевыми клетками, но не ведет к их агглютинации (Бургер).
Опухолевые клетки легко переносят обработку одновалентным Кон А. Они продолжают делиться в клеточной культуре, но (и это было неожиданностью для ученых) лишь до достижения Сплошного монослоя. Иными словами, Кон А превращает их в нормальные клетки, которые вновь получают способность реагировать на контактное торможение: они становятся как бы волками в овечьей шкуре.
Но овечья шкура не истребила волчью натуру: связывание одновалентного Кон А оказалось обратимым. Избыток метилглюкозы, которая спорит с клетками за связь с Кон А и тем самым срывает его с клеточной мембраны, ведет к тому, что опухолевые клетки обнажают свое «подлинное лицо»: они начинают расти в клеточной культуре, не обращая внимания на клеточные контакты, точно так же, как они себя вели до встречи с Кон А.
Однако история с Кон А на этом не заканчивается. Если верно, что связующие центры Кон А важны для проявления клетками способности к росту, то обработанные трипсином и связывающие Кон А клетки ЗТЗ, на которые мы только что ссылались, также должны стать «опухолевыми» клетками. И действительно, путем трипсинизации оказалось возможным вывести клетки из-под контроля контактного торможения и индуцировать в них новый цикл синтеза ДНК с последующим клеточным делением. Но трипсин способен лишать клетку нормальных свойств к росту лишь на короткое время. Такие клетки могут пройти одно деление, после чего деления прекращаются. Они также теряют способность вновь связывать Кон А, ибо лишь временно были опухолевыми клетками.
Эту главу мы можем закончить вопросом: какова природа связующих центров? Ответ, по крайней мере с химической точки зрения, прост: это, по-видимому, гликопротеины с глюкозой в качестве специфически связывающего компонента (Бургер обнаружил, что а-метилглюкоза «спорит» с клетками за Кон А, тем самым освобождая их от торможения этим веществом).
Какие функции несут эти мембранные структуры? Вернемся еще раз к гипотезе, согласно которой нормальные клетки в культуре ткани могут не только продуцировать
факторы роста, но и отвечать на них. Можно было бы заключить, что клетки, трансформированные вирусом ( SV 40-ЗТЗ), не способны обмениваться сигналами и, следовательно, растут без контактного торможения. Однако такое предположение неверно, поскольку, если судить по поведению смешанных культур нормальных и опухолевых клеток (см. стр 132), опухолевые клетки могут превосходно воспринимать регуляторные сигналы от нормальных клеток. Они лишь разучились их посылать.
Конканавалин А позволяет им вновь посылать сигналы. Это явление с трудом находит объяснение, если предположить простое покрытие обнаженных связующих центров. Не исключено, что вся гипотеза «отправитель — получатель» ложная. Но возможно, что Кон А просто покрывает все отрицательно заряженные участки поверхности- это затрудняет клеточные контакты и побуждает опухолевые клетки расти без контактного торможения.
Заключение
Кроме ядра и лизосом, клеточные мембраны, по-видимому, относятся к числу наиболее важных органелл в канцерогенезе. Совокупность всех перечисленных органелл позволяет создать законченную теорию развития опухолевой клетки:
- Лизосомные ферменты, особенно лизосомная ДНКаза, изменяют ДНК в ядре.
- В свою очередь измененная ДНК продуцирует «более кислые» строительные блоки для мембран, чем нормальная ДНК. Отрицательно заряженная мембрана изменяет «социальные» свойства клетки.
Вплоть до настоящего момента мы не касались самой важной клеточной органеллы — митохондрии. А ведь именно митохондрия, как утверждает Варбург в своей теории в состоянии направить развитие клетки по опухолевому пути. Вот почему теперь нам предстоит сосредоточить внимание на этой органелле.
