熱休克(或壓力)是眾所周知的細(xì)胞應(yīng)激因素，盡管其延遲效應(yīng)仍然很大程度上未知。根據(jù)俄羅斯科學(xué)家的兩篇文章 - 2015年的核酸研究文章和2月的細(xì)胞周期文章 - 熱休克主要影響早期合成階段的細(xì)胞，不僅暫時(shí)停止DNA復(fù)制，還會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的后果。據(jù)其中一位作者，羅蒙諾索夫莫斯科國(guó)立大學(xué)分子生物學(xué)系主任謝爾蓋拉辛說(shuō)，研究結(jié)果可能會(huì)導(dǎo)致治療癌癥的新方法。

當(dāng)細(xì)胞破裂時(shí)

細(xì)胞應(yīng)激是由熱，冷，缺氧，酸度變化，炎癥，感染或毒素，X射線或紫外線照射引起的。生物學(xué)家Sergey Razin說(shuō)：“我們已經(jīng)證明，急性熱應(yīng)激會(huì)引起細(xì)胞周期早期S期正常細(xì)胞和癌細(xì)胞細(xì)胞衰老的發(fā)展。我們確定了熱應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞衰老的機(jī)制。對(duì)于熱應(yīng)激誘導(dǎo)的衰老，持續(xù)的DNA損傷反應(yīng)與難以修復(fù)的雙鏈DNA斷裂形成有關(guān)。“

來(lái)自密歇根州立大學(xué)和基因生物學(xué)研究所的俄羅斯科學(xué)家利用各種方法表明，處于壓力下的細(xì)胞能夠“破碎分叉”。這描述了當(dāng)雙螺旋被分裂時(shí)雙鏈DNA中的結(jié)構(gòu)，使得每條鏈可以用作在細(xì)胞繁殖中合成新DNA鏈的模板。DNA的這種重復(fù)基于互補(bǔ)原理，該原理說(shuō)明基于模板鏈中該位置中存在的核苷酸的類型選擇合成的DNA的每個(gè)核苷酸-α'字母'。

研究人員發(fā)現(xiàn)熱應(yīng)激抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶I的活性，拓?fù)洚悩?gòu)酶I通過(guò)切割兩條鏈中的一條來(lái)復(fù)制DNA。這會(huì)導(dǎo)致一條線斷裂，當(dāng)復(fù)制叉到達(dá)那個(gè)點(diǎn)時(shí)，另一條線也會(huì)斷裂。當(dāng)兩條鏈都受損時(shí)，DNA極難修復(fù)。

根據(jù)Razin的說(shuō)法，這項(xiàng)研究的另一個(gè)令人興奮的結(jié)果是“證明遺傳上相同的細(xì)胞在對(duì)外源性應(yīng)激因子的抵抗力和對(duì)各種應(yīng)激的類型反應(yīng)方面可能有顯著差異。” 正如壓力在一生中不同地影響一個(gè)人一樣，細(xì)胞壓力取決于細(xì)胞周期的階段，這是研究中提到的另一個(gè)主題。

童年，青春期，青年，有絲分裂

每個(gè)體細(xì)胞的壽命取決于它的特性 - 紅細(xì)胞(雙凹紅細(xì)胞)活120天左右，上皮細(xì)胞排列在腸內(nèi)約一到兩天。神經(jīng)元和橫紋肌肉組織細(xì)胞的存活時(shí)間與生物體一樣長(zhǎng)?？焖倩罴?xì)胞不斷分裂以提供足夠的替代品，而長(zhǎng)壽細(xì)胞幾乎從不這樣做。

根據(jù)所有這些多樣性，可以說(shuō)體細(xì)胞具有四個(gè)細(xì)胞周期階段：G1，S，G2和有絲分裂，分裂階段導(dǎo)致構(gòu)建兩個(gè)相同的子細(xì)胞，其繼承染色單體 - 母體染色體的一半。在G1期間，在合成前階段，細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)生，并且細(xì)胞準(zhǔn)備用于DNA倍增。收到染色體的一半后，細(xì)胞需要完成它才能將其傳遞給下一代。這種加倍的合成階段發(fā)生在S期。復(fù)制遺傳信息的準(zhǔn)確性受到p53蛋白的嚴(yán)格控制。當(dāng)DNA鏈?zhǔn)軗p時(shí)，它會(huì)促進(jìn)p21蛋白的產(chǎn)生，p21蛋白與細(xì)胞周期蛋白和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶的復(fù)合物相連，負(fù)責(zé)啟動(dòng)循環(huán)的下一階段。這延遲了S期的開(kāi)始，給修復(fù)酶時(shí)間來(lái)修復(fù)損傷。然后發(fā)生G2期，在此期間細(xì)胞生長(zhǎng)并為將來(lái)的分裂做好準(zhǔn)備。在這個(gè)階段，DNA再次受到強(qiáng)制檢查，然后開(kāi)始有絲分裂。有絲分裂后，每個(gè)新生細(xì)胞開(kāi)始G1階段，并且循環(huán)重復(fù)。

一些細(xì)胞留下一排分裂，在G0階段盤旋，在第一個(gè)近似中，G1階段延伸到永恒; 對(duì)于剩余的細(xì)胞，周期也是有限的 - 在大約52次分裂后，細(xì)胞老化，停止有絲分裂，并最終死亡。但是當(dāng)細(xì)胞中的DNA受到如此大的損傷以至于難以修復(fù)時(shí)，細(xì)胞周期終止以避免復(fù)制受損的遺傳密碼，從而產(chǎn)生幾代突變體，這導(dǎo)致炎癥和癌癥腫瘤的發(fā)展。

“基于細(xì)胞對(duì)熱應(yīng)激的反應(yīng)，我們制定了細(xì)胞衰老誘導(dǎo)模型，該模型適用于許多DNA損傷劑。根據(jù)該模型，在早期S期發(fā)生的任何單鏈或雙鏈斷裂可能引發(fā)細(xì)胞衰老計(jì)劃，“拉贊說(shuō)。

這項(xiàng)研究的價(jià)值是模棱兩可的。一方面，科學(xué)家們希望盡可能地防止正常細(xì)胞衰老，幫助他們抵抗壓力和功能。另一方面，細(xì)胞衰老的受控開(kāi)始有助于那些偏離遺傳程序的細(xì)胞在變成癌癥之前死亡。這就是為什么迫使有缺陷的細(xì)胞停止分裂和繁殖對(duì)于治療腫瘤疾病至關(guān)重要。

“揭示由輕度遺傳毒性(DNA損傷)應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞衰老機(jī)制似乎對(duì)于理解衰老的原因和機(jī)制以及更好地理解細(xì)胞對(duì)外源性和內(nèi)源性應(yīng)激因子的反應(yīng)變異性都很重要。同時(shí)也揭示了DNA損傷劑的多種先前無(wú)人看管的作用 - 例如，常用于癌癥治療的喜樹(shù)堿。理論上，研究結(jié)果可能成為優(yōu)化現(xiàn)有熱療同時(shí)應(yīng)用方案的基礎(chǔ)。用于治療腫瘤疾病的化學(xué)治療劑，“Razin總結(jié)道。