Введение

Контрольный пункт клеточного цикла

Контрольный пункт шпинделя, также известный как переход от метафазы к анафазе, контрольный пункт сборки веретена деления (SAC), контрольный пункт метафазы или контрольный пункт митоза, – это контрольный пункт клеточного цикла во время метафазы митоза или мейоза, который предотвращает разделение удвоенных хромосом (анафазу) до тех пор, пока каждая хромосома не будет правильно прикреплена к веретену деления. Для обеспечения правильного расхождения, два кинетохора на сестринских хроматидах должны быть прикреплены к противоположным полюсам веретена деления (биполярная ориентация). Только такая схема прикрепления гарантирует, что каждая дочерняя клетка получит одну копию хромосомы. Определяющей биохимической характеристикой этого контрольного пункта является стимуляция анафазопродвигающего комплекса комплексами циклин-CDK M-фазы, что, в свою очередь, вызывает протеолитическое разрушение циклинов и белков, удерживающих сестринские хроматиды вместе.

Обзор и значение

Начало метафазы характеризуется присоединением микротрубочек к кинетохорам хромосом, а также выравниванием хромосом в середине клетки. Каждая хроматида имеет свою кинетохору, и все микротрубочки, связанные с кинетохорами сестринских хроматид, расходятся от противоположных полюсов клетки. Эти микротрубочки оказывают тянущее усилие на хромосомы к противоположным концам клетки, в то время как когезия между сестринскими хроматидами противодействует этому усилию. В момент перехода от метафазы к анафазе эта когезия между сестринскими хроматидами разрушается, и разделенные хроматиды тянутся к противоположным сторонам клетки веретеном деления. Дальнейшее разделение хроматид происходит за счет физического движения самих полюсов веретена деления. Преждевременное разделение хроматид может привести к неправильному расхождению хромосом и анеуплоидии в дочерних клетках. Таким образом, функция контрольной точки веретена – предотвратить переход в анафазу до тех пор, пока хромосомы не будут правильно прикреплены, и сестринские хроматиды не разделятся. Для сохранения идентичности клетки и ее нормального функционирования необходимо поддерживать правильное количество хромосом после каждого деления клетки. Ошибка в образовании дочерних клеток с меньшим или большим числом хромосом, чем ожидается (состояние, называемое анеуплоидией), в лучшем случае может привести к гибели клетки, а в противном случае – к катастрофическим фенотипическим последствиям. Примеры включают:
В раковых клетках анеуплоидия встречается часто, что указывает на дефект в механизмах, участвующих в расхождении хромосом, а также в механизмах, обеспечивающих правильность этого процесса. У людей синдром Дауна возникает у детей, клетки которых содержат одну дополнительную копию хромосомы 21, в результате дефекта расхождения хромосом во время мейоза у одного из родителей. Этот дефект приводит к образованию гаметы (сперматозоида или яйцеклетки) с дополнительной хромосомой 21. После оплодотворения из этой гаметы развивается эмбрион с тремя копиями хромосомы 21.

Открытие контрольного пункта сборки шпинделя (SAC)

Циркл (в 1970 году) был одним из первых исследователей, заметивших, что если только одна хромосома задерживается при достижении метафазной пластинки, начало анафазы откладывается на несколько минут после ее прибытия. Это наблюдение, наряду с другими подобными, позволило предположить существование механизма контроля при переходе от метафазы к анафазе. Использование таких препаратов, как нокодазол и колхицин, приводит к дезассемблированию митотического веретена и блокировке клеточного цикла на этапе перехода от метафазы к анафазе. Используя эти препараты (см. обзор Ридера и Палаццо, 1992 г.), предполагаемый механизм контроля был назван контрольной точкой сборки веретена (SAC). С тех пор этот регуляторный механизм интенсивно изучается. Различные генетические исследования показали, что разнообразные дефекты способны активировать SAC: деполимеризация веретена, наличие дицентрических хромосом (с двумя центромерами), аберрантное разделение центромер, дефекты в телах веретена у *S. cerevisiae*, дефекты в белках кинетохора, мутации в центромерной ДНК или дефекты в молекулярных моторах, активных во время митоза. Основываясь на собственных наблюдениях, Циркл показал, что имеющиеся данные указывают на то, что сигнал "ждать входа в анафазу" в основном генерируется на или вблизи неприкрепленных кинетохоров. Однако первичным событием, связанным с прикреплением кинетохоры к веретену, которое способно инактивировать ингибирующий сигнал и снять метафазовый арест, может быть либо приобретение кинетохорой микротрубочек (как предположили Ридер и его коллеги в 1995 году). Последующие исследования клеток, содержащих два независимых митотических веретена в одной цитоплазме, показали, что ингибитор перехода от метафазы к анафазе генерируется неприкрепленными кинетохорами и не свободно диффундирует в цитоплазме. Однако в том же исследовании было показано, что как только переход от метафазы к анафазе инициируется в одной части клетки, эта информация распространяется по всей цитоплазме и может преодолеть сигнал "ждать входа в анафазу", связанный со вторым веретеном, содержащим неприкрепленные кинетохоры.

Деление клеток: дублирование материала и распределение на дочерние клетки

Когда клетки готовы к делению, будь то из-за достижения достаточного размера или получения соответствующего стимула, они активируют механизм для входа в клеточный цикл и дублируют большинство органелл в фазу S (синтеза), включая центриоли. Таким образом, по завершении деления клеток каждая дочерняя клетка получит полный набор органелл. Одновременно, в фазу S все клетки должны с высокой точностью дублировать свою ДНК – процесс, называемый репликацией ДНК. После завершения репликации ДНК у эукариот молекула ДНК компактизируется и конденсируется, формируя митотические хромосомы, каждая из которых состоит из двух сестринских хроматид, удерживаемых вместе благодаря когезии между ними; каждая хроматида представляет собой полноценную молекулу ДНК, прикрепленную посредством микротрубочек к одной из двух центриолей делящейся клетки, расположенных на противоположных полюсах клетки. Структура, образованная центриолями и микротрубочками, называется митотическим веретеном из-за своей характерной формы, удерживающей хромосомы между двумя центриолями. Сестринские хроматиды остаются соединенными до анафазы, когда каждая из них направляется к центриоли, к которой она прикреплена. Таким образом, когда две дочерние клетки разделяются в конце процесса деления, каждая из них содержит полный набор хроматид. Механизм, обеспечивающий правильное распределение сестринских хроматид во время деления клеток, называется сегрегацией хромосом. Для обеспечения корректной сегрегации хромосом клетки выработали точный и сложный механизм. Прежде всего, клетки должны координировать дублирование центриолей с репликацией ДНК, и нарушение этой координации приводит к образованию монополярного или мультиполярного митотического веретена, что обычно вызывает аномальную сегрегацию хромосом, поскольку в этом случае распределение хромосом происходит несбалансированно.

Митоз: закрепление хромосом к шпинделю и сегрегация хромосом

Во время S-фазы центросома начинает дуплицироваться. Непосредственно перед началом митоза оба центриоли достигают максимальной длины, приобретают дополнительный материал и возрастает их способность к нуклеации микротрубочек. По мере прогрессирования митоза обе центросомы расходятся, формируя митотический шпиндель. Таким образом, митотический шпиндель имеет два полюса, от которых отходят микротрубочки. Микротрубочки (МТ) – это длинные белковые филаменты с асимметричными концами: один конец, называемый "минус" (–), относительно стабилен и расположен близко к центросоме, а другой конец, называемый "плюс" (+), попеременно проходит фазы роста и деполимеризации, исследуя центр клетки в поисках хромосом. Каждая хроматида имеет специальную область, называемую центромерой, на которой собирается белковая структура – кинетохор, способная стабилизировать плюс-конец микротрубочки. Следовательно, если микротрубочка, исследующая центр клетки, случайно встретит кинетохор, то кинетохор может захватить ее, в результате чего хромосома присоединится к шпинделю через кинетохор одной из своих сестринских хроматид. Хромосома играет активную роль в прикреплении кинетохоров к шпинделю. К хроматину привязан фактор обмена гуаниновыми нуклеотидами (GEF), который стимулирует цитозольный Ran вблизи хромосомы к связыванию GTP вместо GDP. Активированная форма Ran, связанная с GTP, высвобождает стабилизирующие микротрубочки белки, такие как TPX2, из белковых комплексов в цитозоле, что индуцирует нуклеацию и полимеризацию микротрубочек вокруг хромосом, обеспечивая "биориентацию" хромосом – фундаментальную конфигурацию (также называемую амфителической), необходимую для корректной сегрегации хромосом при делении клетки. Иногда один из двух сестринских кинетохоров может одновременно прикрепляться к микротрубочкам, генерируемым обоими полюсами, – эта конфигурация называется меротелической. Она не обнаруживается контрольной точкой шпинделя, но может приводить к отставанию хромосом во время анафазы и, как следствие, к анеуплоидии. Меротелическая ориентация (характеризуется отсутствием напряжения между сестринскими кинетохорами) часто встречается в начале митоза, но белок Aurora B (киназа, консервативная от дрожжей до позвоночных) обнаруживает и устраняет этот тип прикрепления. (Примечание: Aurora B часто сверхэкспрессируется в различных типах опухолей и в настоящее время является мишенью для разработки противораковых препаратов.)

Когезин: белки SMC

Как уже отмечалось ранее, сестринские хроматиды остаются соединенными от фазы S (когда ДНК реплицируется для создания двух идентичных копий, двух хроматид) до анафазы. В этот момент две сестринские хроматиды разделяются и перемещаются к противоположным полюсам делящейся клетки. Генетические и биохимические исследования на дрожжах и в экстрактах яиц *Xenopus laevis* выявили полипротеиновый комплекс как ключевой фактор, обеспечивающий когезию сестринских хроматид (см. обзор Хирано, 2000 г.). Этот комплекс известен как комплекс когезина и в *Saccharomyces cerevisiae* состоит как минимум из четырех субъединиц: Smc1p, Smc3p, Scc1p (или Mcd1p) и Scc3p. И Smc1p, и Smc3p принадлежат к семейству белков, обеспечивающих структурное поддержание хромосом (SMC), которые представляют собой группу высококонсервативных хромосомных АТФаз и образуют гетеродимер (Smc1p/Smc3p). Scc1p является гомологом Rad21 в *S. cerevisiae*, впервые идентифицированным как белок, участвующий в репарации ДНК в *S. pombe*. Эти четыре белка необходимы для дрожжей, и мутация в любом из них приводит к преждевременному разделению сестринских хроматид. У дрожжей когезин связывается с предпочтительными участками вдоль плеч хромосом и в высокой концентрации обнаруживается вблизи центромер, что было показано в исследовании с использованием иммунопреципитации хроматина.

Роль гетерохроматина

Классические цитологические наблюдения показали, что сестринские хроматиды более прочно связаны в гетерохроматических областях, что позволило предположить, что особая структура или состав гетерохроматина может способствовать рекрутингу когезина. Действительно, было показано, что Swi6 (гомолог HP1 в S. pombe) связывается с метилированным Lys9 гистона H3 и усиливает связывание когезина с центромерными повторами в S. pombe. Более поздние исследования указывают на то, что РНК-интерференция регулирует формирование гетерохроматина, который, в свою очередь, рекрутирует когезин в эту область как в S. pombe, так и в клетках позвоночных. Однако, помимо гетерохроматина, должны существовать и другие механизмы, обеспечивающие усиленную когезию в центромерах, поскольку у S. cerevisiae отсутствует гетерохроматин вблизи центромер, но наличие функционального центромера индуцирует увеличение ассоциации когезина в прилегающей области, протяженностью 20-50 кб. В этом направлении, Orc2 (один из белков, входящих в комплекс распознавания начала репликации, ORC, участвующий в инициации репликации ДНК в S-фазу) также локализуется на кинетохорах во время митоза в клетках человека; в соответствии с этим, некоторые наблюдения показывают, что Orc2 у дрожжей участвует в когезии сестринских хроматид, и его удаление вызывает активацию SAC. Также было установлено, что другие компоненты комплекса ORC (например, orc5 в S. pombe) участвуют в когезии. Однако молекулярный путь, включающий белки ORC, представляется аддитивным к пути когезинов и в основном не изучен.

Функция сплоченности и ее распад

Центромерная сплоченность противодействует силам, оказываемым веретеном деления на полюса, которые создают напряжение между сестринскими кинетохорами. В свою очередь, это напряжение стабилизирует связь микротрубочки с кинетохорой посредством механизма, в котором участвует белок Aurora B (обзор по этому вопросу: Hauf и Watanabe, 2004). Действительно, снижение клеточного уровня когезина приводит к преждевременному разделению сестринских хроматид, а также к дефектам в конгрессии хромосом к метафазной пластинке и делокализации белков в хромосомном пассажирском комплексе, содержащем белок Aurora B. Предполагаемая структура комплекса когезина указывает на то, что этот комплекс напрямую соединяет обе сестринские хроматиды. В этой предполагаемой структуре компоненты SMC когезина играют структурную роль, поэтому гетеродимер SMC может функционировать как белок, связывающий ДНК, конформация которого регулируется АТФ. Однако Scc1p и Scc3p выполняют регуляторную роль. Также было показано, что киназа Polo/Cdc5 фосфорилирует сериновые остатки рядом с местом расщепления Scc1, и это фосфорилирование облегчает расщепление. Хотя этот механизм эволюционно консервативен, у позвоночных большинство молекул когезина высвобождаются в профазе, независимо от присутствия APC/C, в процессе, зависящем от PLK1 (Polo-like kinase 1) и Aurora B. Тем не менее, было показано, что небольшое количество Scc1 остается связанным с центромерами в клетках человека до метафазы, и аналогичное количество расщепляется в анафазе, когда оно исчезает из центромер. С другой стороны, некоторые эксперименты демонстрируют, что сплоченность сестринских хроматид в плечах хромосом постепенно теряется после разделения сестринских центромер, и сестринские хроматиды перемещаются к противоположным полюсам клетки. Согласно некоторым наблюдениям, часть когезинов в плечах хромосом и центромерные когезины защищены белком Shugoshin (Sgo1), предотвращая их высвобождение во время профазы. Чтобы Sgo1 мог функционировать как защитник центромерной сплоченности, он должен быть инактивирован в начале анафазы, как и Pds1p. Фактически, и Pds1p, и Sgo1 являются субстратами APC/C у позвоночных.

Мейоз

В яйцеклетках мыши повреждение ДНК индуцирует остановку мейотической профазы I, опосредованную контрольной точкой сборки веретена деления. Остановленные ооциты не переходят в следующую стадию – анафазу I. Двухнитевые разрывы ДНК, УФВ-излучение и ионизирующее излучение, вызывающие повреждение ДНК, приводят к эффективному блокированию активности комплекса, стимулирующего анафазу.

Обзор контрольных точек сборки шпинделя

Контрольная точка сборки веретена деления (SAC) – это активный сигнал, производимый неправильно прикрепленными кинетохорами, который консервативен для всех эукариот. SAC останавливает клеточный цикл, осуществляя негативную регуляцию CDC20, тем самым предотвращая активацию полиубиквитинирующей активности анафазопромотирующего комплекса (APC). Белки, ответственные за сигнал SAC, составляют митотический контрольный комплекс (MCC), который включает белки SAC, MAD2/MAD3 (дефицитный по митотическому аресту), BUB3 (бублирование, не ингибируемое бензимидазолом) и CDC20. Другие белки, участвующие в SAC, включают MAD1, BUB1, MPS1 и Aurora B. Для высших эукариот дополнительными регуляторами SAC являются компоненты комплекса ROD ZW10, p31comet, MAPK, CDK1 циклином B, NEK2 и PLK1, локализованные на микротрубочково-кинетохорном интерфейсе. Клетки, лишенные Aurora B, не способны к аресту в метафазе, даже если хромосомы не прикреплены к микротрубочкам. Неприкрепленные кинетохоры первоначально связываются с комплексом MAD1-MAD2-p31comet и высвобождают p31comet посредством неизвестных механизмов. Образующийся комплекс MAD1-MAD2 рекрутирует открытую конформацию Mad2 (O Mad2) к кинетохорам. O Mad2 изменяет свою конформацию на закрытую Mad2 (C Mad2) и связывается с Mad1. Этот комплекс Mad1/C Mad2 отвечает за рекрутирование большего количества O Mad2 к кинетохорам, что приводит к изменению его конформации на C Mad2 и связыванию с Cdc20 в реакции автоусиления. Поскольку MAD1 и CDC20 содержат схожий мотив связывания MAD2, свободная конформация O MAD2 переходит в C MAD2 при связывании с CDC20. Этот положительный цикл обратной связи негативно регулируется p31comet, который конкурентно связывается с C MAD2, связанным либо с MAD1, либо с CDC20, и снижает дальнейшее связывание O MAD2 с C MAD2. Могут существовать и другие механизмы контроля, учитывая отсутствие p31comet у низших эукариот. Таким образом, номенклатура "шаблонной модели" происходит от процесса, в котором MAD1-MAD2 выступает в качестве шаблона для формирования копий C MAD2-CDC20. Эта секвестрация Cdc20 необходима для поддержания контрольной точки веретена деления. "Очищенные" белки, включая MAD1, MAD2, MPS1 и CENP F, затем перераспределяются к полюсам веретена деления. Процесс "очистки" сильно зависит от неповрежденной структуры микротрубочек, а также от моторики динеина вдоль микротрубочек. Помимо регуляции положительного цикла обратной связи C MAD2, p31comet может также выступать в качестве деактиватора SAC. Неприкрепленные кинетохоры временно инактивируют p31comet, но прикрепление реактивирует белок и ингибирует активацию MAD2, возможно, посредством ингибирующего фосфорилирования. Другой возможный механизм инактивации SAC заключается в энергозависимой диссоциации комплекса MAD2-CDC20 посредством не деградативной убиквитинизации CDC20. И наоборот, для поддержания SAC требуется деубиквитинирующий фермент протектин. Таким образом, неприкрепленные кинетохоры поддерживают контрольную точку, непрерывно воссоздавая субкомплекс MAD2-CDC20 из его компонентов. SAC также может быть деактивирован протеолизом, индуцированным активацией APC. Поскольку SAC не реактивируется при потере сплоченности сестринских хроматид в анафазе, протеолиз циклинов B и инактивация киназы CDK1 циклином B также ингибируют активность SAC. Деградация MPS1 во время анафазы предотвращает реактивацию SAC после удаления сплоченности сестринских хроматид. После деактивации контрольной точки и в течение нормальной анафазы клеточного цикла анафазопромотирующий комплекс активируется за счет снижения активности MCC. В этом случае ферментный комплекс полиубиквитинирует ингибитор анафазы секурин. Убиквитинирование и разрушение секурина в конце метафазы высвобождает активную протеазу, называемую сепаразой. Сепараза расщепляет молекулы сплоченности, удерживающие сестринские хроматиды вместе, активируя анафазу.

Новая модель деактивации SAC в S. cerevisiae: механический переключатель

Был предложен новый механизм, объясняющий, как прикрепление конца микротрубочки к кинетохоре способно нарушать специфические этапы передачи сигналов SAC. В неприсоединенной кинетохоре первым шагом в формировании MCC является фосфорилирование Spc105 киназой Mps1. Фосфорилированный Spc105 затем способен рекрутировать нижестоящие сигнальные белки Bub1 и 3; Mad 1, 2 и 3; и Cdc20. Ассоциация с Mad1 в неприсоединенных кинетохорах вызывает конформационное изменение Mad2, которое преобразует его из открытой формы (O Mad2) в закрытую форму (C Mad2). C Mad2, связанный с Mad1, затем димеризуется со второй O Mad2 и катализирует ее закрытие вокруг Cdc20. Этот комплекс C Mad2 и Cdc20, MCC, оставляет Mad1 и C Mad2 в кинетохоре для формирования другого MCC. Каждый MCC секвестрирует две молекулы Cdc20, предотвращая их взаимодействие с APC/C, тем самым поддерживая SAC. Важно отметить, что эта модель неприменима к регуляции SAC в организмах высшего порядка, включая животных. Основной аспект механизма механического переключения заключается в том, что в S. cerevisiae структура кинетохоры позволяет прикреплять только одну микротрубочку. Кинетохоры у животных, напротив, представляют собой гораздо более сложные сетчатые структуры, содержащие сайты связывания для множества микротрубочек. Прикрепление микротрубочек ко всем сайтам связывания кинетохоры не требуется для деактивации SAC и перехода в анафазу. Следовательно, прикрепленные и неприкрепленные микротрубочки сосуществуют в кинетохоре животного, в то время как SAC ингибируется. Данная модель не предусматривает барьер, который бы препятствовал Mps1, связанному с прикрепленной кинетохорой, фосфорилировать Spc105 в соседней неприкрепленной кинетохоре. Кроме того, комплекс Dam1/DASH дрожжей отсутствует в клетках животных.

Дефекты контрольных точек шпинделя и рак

Когда контрольная точка шпинделя функционирует с нарушениями, это может приводить к неправильному расхождению хромосом, анеуплоидии и даже к опухолеобразованию. Этот факт часто недооценивают, поскольку принято считать, что генетическая нестабильность и опухолеобразование в основном обусловлены мутациями в специфических генах, известных как онкогены или гены-супрессоры опухолей. Как правило, различные контрольные точки клеточного цикла обеспечивают целостность генома посредством высококонсервативных избыточных механизмов, важных для поддержания клеточного гомеостаза и предотвращения опухолеобразования. Несколько белков контрольной точки сборки шпинделя действуют как положительные, так и отрицательные регуляторы, обеспечивая правильное расхождение хромосом в каждом клеточном цикле и предотвращая нестабильность хромосом (CIN), также известную как геномная нестабильность. В настоящее время признается, что целостность генома нарушается на разных уровнях: в одних опухолях это проявляется в виде замен оснований, вставок и делеций, а в большинстве – в виде приобретения или потери целых хромосом. Поскольку изменения в белках, регулирующих митоз, могут приводить к анеуплоидии, а это часто встречается при раке, изначально предполагалось, что эти гены могут мутировать в раковых тканях.

Мутированные гены при раковых заболеваниях

В некоторых видах рака гены, лежащие в основе дефектов, вызывающих трансформацию, хорошо изучены. В гематологических злокачественных новообразованиях, таких как множественная миелома, цитогенетические аномалии встречаются очень часто из-за самой природы разрывов ДНК, необходимых для перестройки генов иммуноглобулинов. Однако дефекты в белках, таких как MAD2, которые преимущественно функционируют в контрольной точке сборки веретена деления (SAC), также характерны для множественной миеломы. Большинство солидных опухолей также преимущественно анеуплоидны. При колоректальном раке BUB1, BUBR1 и амплификация STK15 являются ключевыми регуляторами, вовлеченными в геномную нестабильность, приводящую к развитию рака. При раке молочной железы генетическая форма, характеризующаяся геном BRCA1, проявляет более высокий уровень геномной нестабильности, чем спорадические формы. Эксперименты показали, что у мышей с нокаутом по гену BRCA1 снижена экспрессия ключевого белка контрольной точки шпинделя MAD2. Для других видов рака необходимы дальнейшие исследования для выявления причин анеуплоидии.

Другие гены, традиционно не связанные с SAC при раке

Очевидно, что изменения в физиологических уровнях этих белков (таких как Mad2 или BubR1) связаны с анеуплоидией и опухолеобразованием, и это было продемонстрировано на животных моделях. Однако недавние исследования показывают, что, по-видимому, происходит более сложный сценарий: анеуплоидия будет приводить к высокой частоте опухолеобразования только в том случае, когда изменения в уровнях специфических компонентов митотической контрольной точки (либо снижение, либо сверхэкспрессия) в тканях также индуцируют другие дефекты, способные предрасполагать их к опухолям. То есть, такие дефекты, как увеличение повреждения ДНК, хромосомные перестройки и/или снижение частоты гибели клеток. Для некоторых компонентов митотической контрольной точки известно, что они участвуют в функциях, выходящих за рамки митоза: ядерный импорт (Mad1), транскрипционная репрессия (Bub3) и гибель клеток, ответ на повреждение ДНК, старение и мегакариопоэз для BubR1. Все это подтверждает вывод о том, что увеличение опухолеобразования связано с дефектами, отличными от одной лишь анеуплоидии. Другим ключевым аспектом рака является ингибирование гибели клеток или апоптоза. Survivin, член семейства ингибиторов апоптоза (IAP), локализуется в пулах на микротрубочках митотического веретена вблизи центросом и на кинетохорах метафазных хромосом. Survivin не только ингибирует апоптоз, способствуя опухолеобразованию, но и был вовлечен (в экспериментах на мышах с нокаутом гена) в качестве важного регулятора сегрегации хромосом и поздней стадии митоза, аналогично его роли в более примитивных организмах. Другие аспекты контрольной точки сборки веретена, такие как прикрепление к кинетохорам, функция микротрубочек и сплоченность сестринских хроматид, вероятно, также будут нарушены, что приведет к анеуплоидии. Наблюдалось, что раковые клетки делятся в нескольких направлениях, обходя контрольную точку сборки веретена, что приводит к мультиполярному митозу. Многополярный метафазо-анафазовый переход происходит через неполный цикл сепаразы, что приводит к частым событиям неделения, которые усиливают анеуплоидию в раковых клетках.

Терапия рака SAC

Достижения в этой области привели к разработке некоторых терапевтических подходов, направленных на дефекты сборки веретена деления. Более ранние методы лечения, такие как алкалоиды винки и таксаны, воздействуют на микротрубочки, сопровождающие формирование митотического веретена, нарушая динамику микротрубочек, что активирует SAC, останавливая клетку и в конечном итоге приводя к ее гибели. Таксол и доцетаксел, способные вызывать митотическую катастрофу, до сих пор используются для лечения рака молочной железы, рака яичников и других типов эпителиального рака. Однако эти методы лечения часто характеризуются высокой частотой побочных эффектов и лекарственной устойчивостью. Также исследуются другие мишени в сети регуляторов, влияющих на SAC, и значительный интерес сместился в сторону белков киназ семейства Aurora. Ген киназы Aurora A, при амплификации, действует как онкоген, подавляя SAC, что приводит к аномальному началу анафазы, последующей анеуплоидии и, также, к устойчивости к таксолу. Примечательно, что малая молекула-ингибитор Aurora A продемонстрировала противоопухолевый эффект в модели in vivo, что позволяет предположить, что это перспективная мишень для дальнейшей клинической разработки. Ингибиторы Aurora B, которые также находятся в стадии клинических разработок, приводят к аномальному прикреплению кинетохоров к микротрубочкам и отключают митотический контрольный пункт. Кроме того, изучается ингибирование митотических моторных белков, таких как KSP. Эти ингибиторы, недавно начавшие проходить клинические испытания, вызывают митотический арест и, активируя контрольный пункт сборки веретена деления, индуцируют апоптоз.