Белковая молекула подавила рост клеток рака толстой кишки

Ученые из России и Швеции выявили ранее не известную противоопухолевую функцию белковой молекулы каспазы-2, участвующей в «самоуничтожении» клеток, то есть их программируемой гибели. Оказалось, что эта молекула способна подавлять свойства некоторых белков в митохондриях раковых клеток, благодаря чему последние хуже «дышат» и медленнее делятся.

Описанный механизм может использоваться при разработке новых методов лечения рака, сообщили в пресс-службе Российского научного фонда.

Некоторые белки в нашем организме выполняют сразу несколько функций, иногда противоположных друг другу. При этом роль белка обычно зависит от того, с какими другими белками он взаимодействует в каждом конкретном случае. Так, например, исследования показали, что фермент каспаза-2, который участвует в запуске одного из вариантов контролируемого самоуничтожения клеток, может выполнять ряд других функций.

В частности, каспаза-2 регулирует белок р53, препятствующий росту раковых клеток, поддерживает стабильность генома здоровых клеток и таким образом тормозит рост опухолей. Однако механизм последнего явления был неизвестен. Раскрыв его, исследователи потенциально смогут найти новые эффективные способы борьбы с типами рака, не поддающимися традиционным методам лечения — химио- и лучевой терапии. 

Ученые из Института молекулярной биологии имени В. А. Энгельгардта РАН (Москва), Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва) с коллегами из Каролинского института (Швеция) выяснили, что каспаза-2 влияет на работу митохондрий — отвечающих за дыхание структур — в опухолевых клетках.

Авторы исследовали дыхание в культурах человеческих клеток рака толстой кишки. При этом биологи использовали два типа культур: обычные клетки и клетки с «выключенным» геном каспазы-2. Клетки, лишенные фермента, дышали интенсивнее: их митохондрии потребляли на 20–40% больше кислорода, чем в норме.

Оказалось, что это связано с более активной работой сукцинатдегидрогеназы — одного из белков, расположенных в митохондриях и отвечающих за клеточное дыхание. При избыточной работе этот белок вырабатывает больше не только энергии, но и активных форм кислорода — побочных продуктов, которые при накоплении повреждают клеточные мембраны. Интересно, что в опухолях эти молекулы не убивают клетки, а, напротив, стимулируют их деление. Поэтому без каспазы-2 культуры опухолевых клеток росли быстрее.

«Обнаруженный в клетках механизм мы подтвердили в экспериментах на выведенной нами уникальной линии мышей, не имеющих каспазы-2. Примечательно, что описанный эффект зависит от пола животных и проявляется только у самок. Интересно, что отсутствие каспазы-2 влияет и на ряд других функций их организма. Механизмы, лежащие в основе такой половой специфичности, детально исследуются в наших лабораториях», — рассказала участник проекта Мария Япрынцева, младший научный сотрудник ИМБ РАН.

Таким образом авторы доказали, что каспаза-2 ослабляет сигналы, которые заставляют митохондрии работать в усиленном режиме и производить вещества, ускоряющие рост опухоли.

«В дальнейшем мы планируем использовать этот механизм при разработке новых противораковых препаратов, которые будут усиливать или имитировать действие каспазы-2 и тем самым лишать опухоль ресурсов для роста и деления», — отметила участник проекта Айгун Мамедова, аспирант факультета фундаментальной медицины МГУ имени М. В. Ломоносова.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Cell Communication and Signaling.