НАЦЕЛИВАНИЕ НА ОДИН ФЕРМЕНТ МОЖЕТ ЛЕЧИТЬ РАК, ДИАБЕТ И ОЖИРЕНИЕ

Открытие молекулярной акробатики ключевого клеточного фермента может привести к новым методам лечения рака и метаболических заболеваний, таких как ожирение и диабет.

Недавнее молекулярное открытие имеет множество лечебных последствий.

Клеточный фермент называется PI3KC2A, и хотя ученые знали, что он контролирует многие важные клеточные функции, они оставались неуверенными в подробных структурных механизмах.

Одна вещь, которую они действительно знали, заключалась в том, что фермент контролирует то, что происходит на клеточных мембранах, когда они получают внешние сигналы.

Они также знали, что он контролирует, как сигналы влияют на жизненно важные процессы внутри клетки.

Эти процессы регулируют, среди прочего, то, как клетки растут, делятся и дифференцируются.

Теперь в журнале появилась новая статья. Молекулярная клетка впервые описывает, как клеточный фермент переходит из неактивного состояния внутри клетки в активное состояние в клеточной мембране.

Исследователи из Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) в Берлине, Германия, вместе с коллегами из Женевского университета в Швейцарии в течение некоторого времени изучали PI3KC2A.

Их новая работа раскрывает ранее неизвестные факты о важнейшем клеточном механизме, называемом «захват рецептора». Нарушение процессов, связанных с этим механизмом, приводит к таким заболеваниям, как рак, диабет и другие нарушения обмена веществ.

Один из ведущих авторов исследования, профессор Фолькер Хауке из FMP, говорит, что их результаты «могут стать прямой мишенью для лечения».

Клеточные мембраны - это динамические системы

Клеточные мембраны делают гораздо больше, чем просто удерживают вместе содержимое клетки. Если бы это было все, что они делали, они были бы не более чем инертной кожей; но более пристальный взгляд показывает, что это динамические системы, которые жестко контролируют прохождение химических веществ в клетку и из нее.

Структура клеточной мембраны описывается как «море липидов», содержащее плавающие кластеры белков, которые контролируют «избирательную проницаемость» мембраны.

Липиды, представляющие собой жироподобные молекулы, также активны в процессе проницаемости. Они функционируют как «молекулярные переключатели» для каскадов химических сигналов, которые включаются внутри клеток. Многие из этих каскадов контролируют важные функции, такие как рост, деление и дифференцировка клеток.

Ферменты, такие как PI3KC2A, играют роль в производстве липидов, которые действуют как молекулярные переключатели. Следовательно, поиск способов нацеливания на них может привести к лекарствам, которые могут вмешиваться в эти процессы.

Например, дифференцировка клеток имеет решающее значение для образования новых кровеносных сосудов или ангиогенеза, который является ключевым этапом роста опухоли.

Захват рецептора

В предыдущей работе ученые уже многое узнали о структурной и клеточной биологии процессов, связанных с PI3KC2A, включая его роль в захвате рецептора.

Они установили, например, что лиганды или внешние химические сигналы извне клетки стимулируют фермент путем связывания с поверхностными белками, называемыми рецепторами. К таким лигандам относятся инсулин и факторы роста, запускающие сигнальные каскады внутри клеток.

После активации PI3KC2A запускает процесс, называемый эндоцитозом, при котором маленькие мешочки или пузырьки переносят «связанные с лигандом рецепторы» внутрь клетки.

Оказавшись внутри клетки, связанные с лигандом рецепторы запускают сигнальные каскады, которые контролируют важные функции клетки.

Новое исследование важно, поскольку оно раскрывает подробные изменения, которые PI3KC2A претерпевает на каждом этапе этого процесса.

Активный фермент «раскрывает руки»

Профессор Хауке объясняет, что одна из вещей, которые они обнаружили, заключается в том, что, когда клеточный фермент или киназа неактивен и отдыхает внутри клетки, она кажется «свернутой, как если бы она обвила свои« руки »вокруг себя».

Он и его коллеги также обнаружили, что фермент становится активным только тогда, когда два компонента клеточной мембраны находятся в одном и том же месте в одно и то же время.

«Когда это происходит, - говорит он, - киназа разворачивает свои« руки », и каждая« рука »связывается с одним из двух компонентов».

Через несколько секунд после этого процесс начнется. Фермент начинает производить множество липидных сигнальных молекул, которые затем запускают «захват активированных сигнальных рецепторов» внутри клетки. В свою очередь, они запускают каскады, регулирующие рост, деление и дифференцировку клеток.

Теперь команда планирует определить молекулы-кандидаты, которые могут быть использованы разработчиками лекарств.