Как ваша иммунная система использует хаос для предотвращения болезней

Новое исследование, появляющееся в журнале Nature Communications, открывает новый механизм, который задействован в клеточной функции. Хаотические колебания концентрации белка помогают нашей иммунной системе оставаться в боевой готовности и функционировать, предотвращая хронические заболевания, такие как рак и диабет.

Согласно новому исследованию, человеческим клеткам необходимы некоторые белки, чтобы они находились в хаотическом состоянии, чтобы бороться с болезнями.

Современные исследования выявили многие неисправные механизмы, влияющие на рак, но науке еще многое предстоит открыть.

На клеточном уровне некоторые из этих механизмов вращаются вокруг того, что медицинские эксперты называют сигнальными путями. Сигнальные пути клеток регулируют рост, выживание и пролиферацию клеток.

При раке некоторые сигнальные белки гиперактивны, что приводит к росту и разрастанию опухолевых клеток, в то время как другие, которые обычно действуют как супрессоры опухоли, не функционируют должным образом.

Таким образом, понимание динамики, происходящей внутри клеток, является ключом к предотвращению и преодолению рака и многих других хронических заболеваний.

Новые исследования, возможно, открыли новые горизонты в этом отношении, поскольку трое ученых открыли новый механизм клеточной регуляции: хаос.

Докторант Матиас Хелтберг и профессор Могенс Хёг Йенсен - оба из Института Нильса Бора при Копенгагенском университете в Дании, вместе с Сандипом Кришной из Национального центра биологических наук в Бангалоре, Индия, решили исследовать, как конкретный белок стимулирует ген Мероприятия.

Ученые обнаружили, что ответ - это хаотическая динамика. Белок, который они изучили, - это ядерный фактор-κB (NF-kB).

NF-kB является ключом к поддержанию активности и функциональности иммунной системы организма. Таким образом, полученные данные могут помочь предотвратить не только рак: диабет и болезнь Альцгеймера также могут стать мишенями, если исследователи лучше поймут, как работают естественные защитные силы организма.

Хаос необходим для иммунного ответа

NF-kB - это фактор транскрипции, который имеет решающее значение как для «врожденных, так и для адаптивных иммунных функций», а также опосредует воспалительные реакции. В результате его уровни в организме колеблются со временем, влияя на функции генов и клеток.

Недавние исследования показали, что передача сигналов NF-kB также играет решающую роль при раке, обеспечивая связь между развитием рака и воспалением.

В текущем исследовании профессор Дженсен и его коллеги использовали математические расчеты и лабораторные эксперименты, чтобы показать, что хаотические взлеты и падения концентраций NF-kB активируют гены, которые в противном случае остались бы безмолвными.

Исследование показало, что белок NF-kB должен находиться в хаотическом состоянии, чтобы активировать нужные гены, обеспечивающие оптимальный иммунный ответ.

До сих пор исследователи считали, что все живые организмы избегают хаотической динамики. Но новое исследование ставит под сомнение это убеждение, поскольку исследователи показывают, что хаотические колебания концентрации белка имеют решающее значение для активации ключевых генов.

«Хаос - это математически четко определенная динамика, которая, например, ранее использовалась для объяснения больших изменений в погодных системах», - объясняет профессор Йенсен.

«Учитывая огромную сложность, присущую живым существам более высокого порядка, очевидно, что хаотическая динамика будет происходить в различных типах систем. Но то, как хаос играет решающую роль в живых клетках, совершенно ново », - добавляет исследователь.

Последствия для диабета, рака, болезни Альцгеймера

Исследователи также отмечают терапевтическое значение результатов. Новые лекарства, говорит соавтор исследования Хельтберг, «могут обеспечить правильное функционирование белка».

«Терапия также может включать извлечение и тестирование клеток из тела, чтобы определить, находятся ли клетки в правильном состоянии, чтобы иметь правильные колебания», - продолжает Хельтберг.

«Если это не так, возможно, удастся предсказать и обнаружить болезни до того, как они возникнут».

Проф. Дженсен соглашается:

«Результаты могут оказать огромное влияние на наше понимание того, как функционирует иммунная система и как можно избежать возникновения некоторых из самых серьезных заболеваний, включая диабет, рак и болезнь Альцгеймера».

Проф. Могенс Хёг Йенсен