Рак - проснулась древняя мутация Metazoa: "клетка -мошенница"?

[Dessa]

Добрый день!
Читаю книжку "Рождение сложности", А. Маркова.
Дошла до 230 страницы - где обсуждается статья "Evolution of an obligate social cheater to a superior cooperator".Nature 2006.
И тут возникли вопросы, связанные с происхождением рака. Пришлось даже искать в Пабмеде статьи на эту тему
Судя по последним работам, при раке задействованы гены, возникшие при:
-возникновении эукариотческой клетки
-переходе к многоклеточности
http://www.biomedcentral.com/1741-7007/8/66
Phylostratigraphic tracking of cancer genes suggests a link to the emergence of multicellularity in metazoa


Statistical analysis of the cancer datasets on the phylostratigraphic map. Phylostratigraphic representation of log-odds statistics of human cancer genes, based on four different compilations (see inset on top right). Arrows designate the strongest significant over-representations. Statistical significance of the deviations were tested by a two-tailed hypergeometric test corrected for multiple comparison by a false discovery rate at 0.05 level (* P < 0.05; ** P < 0.01; *** P < 0.001). Significant over-representations and under-representations are shaded in red and blue, respectively.
Domazet-Lošo and Tautz BMC Biology 2010 8:66


******
Итак, возникли первые многоклеточные эукариота, а у них, по-всей видимости, уже есть некие эпигенетические механизмы, возникшие благодаря появлению ядра, которое защитило эти хрупкие вещи от "химического котла" цитоплазмы. Как они возникли? Возможно, одна или несколько мутаций привели к нерасхождению клеток и к появлению первых клеточных сообществ. Затем появились мутации, приводящие к появлению "клеток-мошенниц" (клеток, которые "бесплатно" пользуются ресурсами и неограниченно размножаются). Но эти мутации были побеждены новой, регулирующией мутацией или с помощью эпигенетической настройки, которая не дает "клеткам-"мошенницам" размножаться неограниченно. И Метазоа стали спокойно себе дальше эволюционировать. "Клетки-мошенницы" ( с "прирученной" мутацией), возможно, стали клетками герминальной линии, в то время, как остальные клетки стали образовывать сому.
И, вот, возможно, та же самая мутация "клетка-мошенница" сохранилась и по сей день у высших многоклеточных организмах. И она по-прежнему подавлена неким эпигенетическим механизмом.
Интуиция подсказывает, что все должно быть предельно просто. Ведь Метазоа быстро расправились со своими мутациями "клетка-мошенник", причем весьма успешно и, причем, неоднократно - многоклеточность возникала 24 раза (данные из книжки "Рождение сложности"). Кстати, м.б. у наших предков это была и одна мутация (!)
И вот, по какой-то причине, у высшего многоклеточного возникла мутация, пробудившая древнюю "мошенническую" мутацию.
Или второй вариант: что-то произошло с эпигенетическими механизмами и они перестали нормально регулировать  ген с мутацией "клетка-мошенник".
А м.б. какой-нибудь вирус проник в клетку и заставил активизироваться древний мутантный ген. Возможно, этот онкогенный вирус произошел от древнего вируса, который проникал еще в предковые одноклеточные эукариота и заставлял их делиться и распространяться, неся в себе его генетический материал. Есть же онкогенные вирусы, например, вирус папилломы. И распространение - это те же метастазы. (?)
Вопрос - как найти тот самый ген с мутацией "клетка-мошенник"? И как его выключить?
Помогут ли  его найти филогенетические полногеномные исследования?
А м.б. я отстала от жизни и этот ген уже давно найден? Но вроде никто пока по этой теме Нобелевскую не получал...
(честно говоря, что-то так меня это заинтересовало, что даже захотелось принять участие в подобных исследованиях  )

[Dessa]

http://www.yarsk.ru/press/?i=100010038
"Из губки выжимают рак"
Каким образом возникает раковое заболевание, почему происходит бесконтрольный рост клеток раковых опухолей?

Ответ на этот вопрос ученые надеются получить с помощью расшифровки геномов различных организмов. Так, группа ученых во главе с Мэнси Шривастава из Калифорнийского университета полностью расшифровала геном губки Amphimedon queenslandica, которая в изобилии проживает в окрестностях Большого Барьерного рифа, что располагается в Коралловом море вдоль северо-восточного побережья Австралии. Результаты расшифровки представлены в статье в новом номере журнала Nature.

Морские губки известны со времен докембрия — того периода истории Земли (3,8 млрд лет назад), когда и возникли организмы, от которых теперь остались ископаемые останки в современных осадочных породах. Ученые выяснили, что геном губки состоит из 20—30 тысяч генов, среди которых насчитывается 4,67 тысячи семейств родственных генов. Из этого количества 1286 отсутствуют у наиболее близких губкам одноклеточных (хоанофлагеллатов).

Вероятно, эти гены могут отвечать за возникновение многоклеточного образа жизни у животных.

При этом, как сообщает РИА «Новости», семейства этих генов заметно менее многочисленны, чем у более сложных животных. По мнению авторов публикации, они отражают минимальный набор, необходимый для поддержания целостности многоклеточного организма, синхронизации клеточных процессов, передачи сигналов между ними и определения чужеродных клеток.

В ходе исследования ученых им удалось установить, что морские губки, по сути, имели полный комплект всех тех генов, которые обеспечивают жизнедеятельность гораздо более сложных современных животных — млекопитающих и человека — уже 600 миллионов лет назад.

А в то время губки только-только отделились от других типов животных в ходе эволюции.

Гены, связанные с возникновением рака у человека, видимо, также появились более 600 миллионов лет назад.

Дело в том, что наиболее древними генами, которые, вероятно, отвечают за возникновение многоклеточного образа жизни у животных, оказались те гены, которые вовлечены в процесс деления клеток. По мнению авторов, такие гены дополняют те, которые контролируют деление одноклеточных животных и помогают многоклеточным организмам синхронизировать этот процесс. Самые же молодые гены отвечают за апоптоз клеток, то есть за контроль уничтожения клеток, которые более не нужны или не способны выполнять функции, нужные для организма.

Поскольку многие из выявленных генов связаны с возникновением раковых заболеваний, то данное исследование, по мнению его авторов, может быть использовано в дальнейших исследованиях по борьбе с раком.

[Dessa]

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20883218
Adamska M, Larroux C, Adamski M.
Structure and expression of conserved Wnt pathway components in the demosponge Amphimedon queenslandica.Evol Dev. 2010 Sep;12(5):494-518.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20453877
Watari A, Iwabe N, Masuda H, Okada M.
Functional transition of Pak proto-oncogene during early evolution of metazoans.Oncogene. 2010 Jul 1;29(26):3815-26.

[Dessa]

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genomeprj?term=Amphimedon%20queenslandica
Картирован геном губки Amphimedon queenslandica

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20686567
Nature. 2010 Aug 5;466(7307):720-6.
The Amphimedon queenslandica genome and the evolution of animal complexity.

[Oleg_Dm]

На эту тему была недавно перепечатка на мембране. Примерно смысл тот же что на этапе первых многоклеточных возник механизм защиты от безудержного деления. А вот механизмы межклеточного общения возникли еще ранее на этапе одноклеточных симбиотических сообществ (бактериальные маты, строматолиты и т.п.).

[Dessa]

Интересно.

http://www.membrana.ru/lenta/?10667
Раскрытый геном губки дал ключи к рождению многоклеточных
В наследственном материале A. queenslandica также были обнаружены гены, которые подавляют излишнюю активность тех клеток, что начинают размножаться за счёт коллектива (фактически образуя опухоль). Эти гены появились позже генов самоубийства клетки. Последние, вероятно, "родились" ещё у одноклеточных. Многоклеточные же перестроили эти механизмы под борьбу с раком.

Статья авторов исследования опубликована в открытом доступе в журнале Nature.
http://www.nature.com/nature/journal/v466/n7307/full/nature09201.html


http://www.membrana.ru/lenta/?8586
Прочитан геном самого простого из многоклеточных организмов (трихоплакс)

Подробнее об исследовании читайте в пресс-релизе университета и в статье авторов открытия, вышедшей в журнале Nature.
http://www.nature.com/nature/journal/v454/n7207/full/nature07191.html
http://opa.yale.edu/news/article.aspx?id=5979

Интересно, поможет ли все это в решении проблемы рака?

[Dessa]

Генетики поддержали кандидата на общего предка всех многоклеточных

Может ли быть что-то общее у людей и одноклеточных? "Может", – считают генетики: новое исследование хоанофлагеллат (Choanoflagellata), опубликованное в журнале PNAS, утверждает, что у этого отряда простейших присутствует биохимический аппарат, ответственный за обеспечение связи между клетками. Такой же, как и у более сложных организмов, в том числе и человека.

http://www.membrana.ru/lenta/?8387

http://www.pnas.org/content/early/2008/07/02/0803161105.full.pdf+html

[DNAoidea]

в принципе тут следует говорить скорее не о "проснувшейся мутации" - мутации (точнее мутанстные аллели) едва ли могут пережить такой промежуток времени, а о слабых местах структуры многоклеточного - то есть той его части, которая ведает межклеточной сигнализацией, которая нужна в том числе и для того, чтобы клетки не делились как попало и когда вздумается (а может и в первую очередь для этого).

[Dessa]

в принципе тут следует говорить скорее не о "проснувшейся мутации" - мутации (точнее мутанстные аллели) едва ли могут пережить такой промежуток времени, а о слабых местах структуры многоклеточного - то есть той его части, которая ведает межклеточной сигнализацией, которая нужна в том числе и для того, чтобы клетки не делились как попало и когда вздумается (а может и в первую очередь для этого).

Я так поняла, что эти "слабые места" нарушаются тогда, когда многоклеточное существо уже развилось -и на организм  влияют неблагоприятные условия среды, стресс и т.д.
Если это такие древние гены - они в принципе должны быть очень стабильны и любые врожденные мутации должны строго элиминироваться. Почему они не элиминируются  в раннем онтогенезе-эмбриогенезе? Почему природа позволяет иметь одну дефектную аллель, например, при семейной предрасположенности к какому-либо раку - раку молочной железы, ретинобластоме?
А когда в одной из клеток повреждается вторая копия гена - из-за стресса и т.д., вот тогда и возникает смертельная болезнь. А м.б. гетерозиготность по дефектной аллели дает какие-то  конкурентные преимущества?

[DNAoidea]

Я так поняла, что эти "слабые места" нарушаются тогда, когда многоклеточное существо уже развилось -и на организм  влияют неблагоприятные условия среды, стресс и т.д.

ну в принципе могут проявлятся когда угодно, но прсото развитое существу уже прожило достаточно и потмоу прсото вероятность того, что мутация будет именно тогда выше. стресс сам по себе никак на мутационный процесс не влияет (во всяком случае чётко не известно вроде), однако он влияет на способность имунной системы эллиминировать такие клетки.

Если это такие древние гены - они в принципе должны быть очень стабильны и любые врожденные мутации должны строго элиминироваться. Почему они не элиминируются  в раннем онтогенезе-эмбриогенезе? Почему природа позволяет иметь одну дефектную аллель, например, при семейной предрасположенности к какому-либо раку - раку молочной железы, ретинобластоме?

так происходит  во-первых потому что уже написали - гетерозиготности - ведь эти мутации - по сути просто удаление механизма, и если будет другая аллель, которая будет продцировать белки, обеспечивающие этот механизм, не так уж важно что там будет на другой, правда вроде бывает и иначе - что появляются к примеру из-за слияния других белокв новые, с ноыми функциями и тут уж так просто не подавить эти мутации...