В мозгу каждого, кто хоть немного шарит в биологии, есть представление: митохондрии — словно батарейки, которые молча питают клетку. Но тут — бац! — и вот они вдруг становятся как спецназ: мчатся к ядру, чтобы быстро зарядить его энергией. Вот что выяснили исследователи из Центра геномных исследований (Center for Genomic Regulation, CRG) в Барселоне. Их работа, опубликованная в журнале «Nature Communications», демонстрирует: когда раковые клетки пережимают — да, буквально сдавливают — они мгновенно активируют энергетический ответ, чтобы справиться с механическим стрессом и повредившейся ДНК.
Да, звучит, будто из фантастики. Но нет — это реальность: как если бы клетки сказали: «Постой, мы тут ещё поживём!» и включили бы свои внутренние генераторы по полной. Исследование выполнено в Центре геномных исследований (Center for Genomic Regulation, CRG), Барселона, и опубликовано в журнале «Nature Communications».
Как проходило исследование?
Использовали микроскоп с функцией сдавливания живых клеток — настолько мощный, что сжимал их до трёх микрон (чуть меньше тридцатой части человеческого волоса). Под таким прессом митохондрии в клетках HeLa мигом перебегали к поверхности ядра, выбрасывая туда порцию ATP — молекулярной «валюты» энергии.
Вот что сказала доктор Сара Сдельчи (Sara Sdelci), один из ведущих научных сотрудников:
— Митохондрии не просто батарейки, они — как спасатели, которые мчатся на экстренный вызов, когда клетка в опасности.
Происходило это настолько стремительно, что митохондрии образовывали плотное кольцо вокруг ядра, буквально заставляя его вдавливаться внутрь. Такое явление наблюдалось в 84% клеток HeLa при сжатии, но почти отсутствовало в свободно плавающих клетках. Учёные окрестили эти структуры «NAM» — митохондрии, ассоциированные с ядром.
Для чего нужна эта энергетическая вспышка?
С помощью специальных флуоресцентных сенсоров, загорающихся при попадании ATP в ядро, выяснилось: уровень энергии в ядре подскакивал на 60% всего за пару секунд после сжатия.
— Это очевидный сигнал — клетка меняет свой метаболизм, чтобы выжить под давлением, — комментирует научный сотрудник Фабио Пеццано (Fabio Pezzano).
Почему это важно? Механическое сжатие повреждает ДНК — ломает цепочки и запутывает геном. Для ремонта нужны ATP-зависимые механизмы, которые восстанавливают структуру. Клетки, получившие «дополнительный заряд», чинят ДНК в течение нескольких часов. Те, кто не получил, начинают сбиваться с толку — делятся плохо и умирают.
Подтверждение на примере пациентов
Чтобы проверить, насколько эти данные актуальны вне лаборатории, команда изучила биопсии молочной железы от 17 пациентов. Удивительно, но «NAM-кольца» появлялись в 5.4% ядер на границе инвазивной опухоли, что почти в три раза чаще, чем в плотном центре опухоли (1.8%).
— Увидеть это в биоптатах — как найти следы настоящей жизни — убедило нас в важности открытия, — говорит Ритобрата Гоус (Ritobrata Ghose), один из ведущих научных сотрудников.
Внутриклеточная «архитектура» и новые возможности для терапии
Как же митохондрии так быстро перемещаются? Всё дело в «каркасе» из актиновых филаментов — тех же, что дают нам возможность двигаться, — и эндоплазматическом ретикулуме, который плетёт вокруг ядра сетку. Вместе они удерживают митохондрии в нужном положении — формируя этот самый «ореол».
Если разрушить актин при помощи латрункулина А, кольцо «NAM» разваливается, и энергетический всплеск пропадает.
Что это значит? Если метастазирующие клетки зависят от таких всплесков ATP, блокировка этого каркаса может стать новым способом не дать раку расползаться, не затрагивая при этом здоровые ткани.
— Реакции на механический стресс — недооценённая, но важнейшая «слабина» раковых клеток, открывающая свежие пути терапии, — считает Верена Рупрехт (Verena Ruprecht), соавтор исследования.
Общая биологическая значимость открытия
Хотя фокус в работе сделан на раке, учёные уверены: подобный механизм — это универсальный биологический трюк. Иммунные клетки, протискивающиеся сквозь лимфатические узлы, нейроны, растущие отростками, или эмбриональные клетки во время морфогенеза — все они сталкиваются с подобными физическими нагрузками.
— Везде, где клетки испытывают давление, подзарядка энергии у ядра помогает сохранить геном в целости, — подытоживает доктор Сара Сдельчи (Sara Sdelci). — Это словно новый пласт регулирования в биологии клеток — и радикально меняет наше понимание, как живые системы переживают жестокие испытания физического стресса.
Литература:
Mitochondria-derived nuclear ATP surge protects against confinement-induced proliferation defects, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61787-x