Генетически запрограммированная смерть клетки

сделало возможным наблюдать за разделением клетки непосредственно под микроскопом.

Brenner в публикации 1974 года продемонстрировал, что специфические мутации гена могут быть вызваны в геноме C. elegans химическим соединением EMS (ethyl methane sulphonate). Различные мутации могли быть связаны с определенными генами и с определенными эффектами развития организма. Эта комбинация генетического анализа и визуального наблюдения под микроскопом деления клетки, привела к открытиям, которые отмечены Нобелевской Премией этого года.

Картография родословной клетки

Джон Салстон продолжил работу Бреннера с C. elegans и разработал методы изучения всех делений клеток в черве, от оплодотворенного яйца до 959 клеток во взрослом организме. В публикации 1976 года Салстон описал родословную клеток для части развивающейся нервной системы. Он показал, что родословная клеток инвариантна, то есть в каждом черве деление и дифференциация клеток идет точно по одной и той же программе. В результате этих находок Салстон сделал плодотворное открытие, что определенные клетки в родословной всегда умирают запрограммированной клеточной смертью и что это может быть прослежено в живом организме. Он описал видимые шаги в процессе умирания клеток и продемонстрировал первые мутации генов, участвующих в запрограммированной смерти клетки, включая ген nuc-1. Салстон также показал, что для деградации DNA мертвой клетки требуется белок, кодируемый nuc-1 геном.

Идентификация "генов смерти"

Роберт Хорвиц продолжил работу Бреннера и Салстона по генетике и родословной клеток C. elegans. В ряде изящных экспериментов, которые начались в 1970-ых, Хорвиц использовал C. elegans, чтобы исследовать, существует ли там генетическая программа, управляющей смертью клетки. В публикации 1986 он идентифицировал первые два "гена смерти", ced-3 и ced-4. Он показал, что гены ced-3 и ced-4 являются функциональной предпосылкой смерти клетки. Позже, Хорвиц показал, что другой ген, ced-9, взаимодействуя с ced-4 и ced-3, защищает клетку от смерти. Он также идентифицировал несколько генов, которые управляют процессом удаления мертвой клетки. Хорвиц показал, что человеческий геном содержит ген, подобный ced-3. Теперь мы знаем, что большинство генов, которые вовлечены в управление смертью клетки в C. elegans, имеют аналоги в организме человека.

Важность для других исследовательских дисциплин

Использование C. elegans в качестве новой экспериментальная модельной системы, характеристика ее инвариантной клеточной родословной и возможности связать это с генетическим анализом оказалось весьма ценным для многих дисциплин исследования. Например, для биологии развития и для анализа функций различных путей передачи сигналов в мультиклеточном организме. Характеристика генов, управляющих запрограммированной смертью клетки в C. elegans, сделала возможным идентифицировать соответствующие гены с подобными функциями в человеческом организме. Теперь ясно, что один из сигнальных путей в человеческом организме, ведущих к смерти клетки, является хорошо сохраненным эволюционным путем. В этом пути участвуют ced-3-, ced-4-и ced-9-подобные молекулы. Понимание расстройств в этом и других путях передачи сигналов, управляющих смертью клетки, имеет первостепенную важность для медицины.

Болезнь и запрограммированная смерть клетки

Знание запрограммированной смерти клетки помогло нам понять механизмы, которыми некоторые вирусы и бактерии вторгаются в наши клетки. Мы также знаем, что в СПИДЕ, нейродегенеративных болезнях, параличе и инфаркте миокарда клетки теряются в результате чрезмерной смертности клеток. Другие болезни, подобно автоиммунным состояниям и раку, характеризуются сокращением смертности клеток, что ведет к выживанию клеток, которые в обычных условиях должны были бы умереть.

Ведутся интенсивные исследования запрограммированной смерти клеток