​Программируемое разрушение митохондрий, «энергетических станций» клеток, пределяет ответ опухолевых клеток на химиотерапию. Также этот процесс влияет на различные виды гибели клеток, такие как апоптоз и аутофагия. К такому выводу пришли ученые из МГУ имени М.В. Ломоносова и Каролинского института Стокгольма (Швеция). Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ). Результаты работы опубликованы в журнале Biological Chemistry.

Программируемая гибель клеток - важный физиологический процесс, он позволяет организму избавляться от ненужного биологического материала. Вследствие нарушения этого процесса может развиться ряд патологий, таких как нейродегенеративные заболевания (болезни Альцгеймера, Паркинсона), а также злокачественные новообразования. Стимуляция программы гибели в опухолевых клетках - это перспективная стратегия борьбы с раком, а подавление механизмов гибели клеток - одна из важнейших причин появления опухолей.

Номенклатурный комитет по исследованию гибели клеток признал наличие более десяти различных механизмов. Во многих механизмах программируемой гибели клеток активно участвуют митохондрии (силовые станции клетки, снабжающие ее универсальным энергетическим топливом - АТФ). Часто они становятся своеобразными "переключателями" между различными формами гибели клеток. Повреждение митохондрий не только ведет к дефициту энергии, но и способно запустить гибель клеток, поэтому для нормального функционирования клетка должна удалять нефункциональные или поврежденные митохондрии. Качество митохондрий в клетках контолирует митофагия - вид аутофагии, направленный на избирательную утилизацию поврежденных митохондрий.

Авторы новой работы изучили, в какой степени нарушение митофагии может влиять на протекание апоптоза и, следовательно, определять устойчивость опухолевых клеток к терапии". Ученые использовали современные методы молекулярной и клеточной биологии, а также конфокальную микроскопию. С ее помощью можно выявить накопление исследуемых белков в различных участках и органеллах клетки в процессе гибели.

Исследователи показали, что если стимулировать процесс митофагии и удалить нефункциональные или поврежденные митохондрии, можно подавить процесс гибели клеток - апоптоз, который вызывает противоопухолевый препара цисплатин. Если же подавить митофагию, вся клетка наоборот разрушается. Ученые установили, что при подавлении митофагии в клетке накапливаются активные формы кислорода - высокореактивные свободные радикалы, который могут нанести вред важнейшим макромолекулам. Кроме того, в это время активируется еще одна органелла клетки - эндоплазматический ретикулум. Это разветвленная система уплощенных полостей, пузырьков и канальцев в клетке, при участии которой происходит синтез и транспорт белков и липидов. Нарушение процессов синтеза белка в эндоплазматическом ретикулуме может вызывать явление, получившее название стресс эндоплазматического ретикулума. На основании результатов исследования ученые сделали важный вывод, что взаимодействие между апоптозом и митофагией включает в себя различные процессы, такие как аутофагия и стресс эндоплазматического ретикулума. При этом метаболические пути (химические реакции, происходящих в клетке) митофагии, апоптоза и канцерогенеза проникают друг в друга.

"Оказалось, что канцерогенез, митофагия и апоптоз зачастую используют общие метаболические пути. К примеру, белки семейства Bcl-2 способны регулировать не только апоптоз, но и аутофагию. Более того, повышенная экспрессия антиапоптотических белков данного семейства усиливает рост опухолей за счет подавления гибели клеток. Другой пример - белок р53, который также принимает участие в регуляции различных типов гибели, а его мутированная форма обнаружена почти в 50% всех типов рака. Выявление подобных точек пересечения метаболических процессов имеет важное значение для поиска мишеней, воздействие на которые способно стимулировать гибель раковых клеток", - прокомментировал ученый.

Фундаментальные результаты работы будут полезны в выработке стратегий, направленных на борьбу с раком. При этом важно учитывать все возможные факторы и метаболические пути, посредством которых ингибирование (подавление) или стимуляция митофагии может способствовать успешной противоопухолевой терапии.

Похожие новости

  • 16/05/2018

    Российские биохимики нашли новые ферменты с необычной активностью

    ​Российские ученые охарактеризовали новые ферменты-трансаминазы, которые могут работать как в типичных для своего семейства реакциях, так и в нехарактерных для него. Результаты работы будут полезны в фундаментальном аспекте для поиска и предсказания свойств ферментов по их аминокислотной последовательности и для использования в биотехнологических процессах.
    347
  • 27/03/2018

    Российские ученые нашли причину неэффективности вакцины от гриппа

    Исследователи из Института биоорганической химии (ИБХ) РАН показали, что различные варианты вакцины против вирусов сезонного гриппа фактически не увеличивают число разных типов Т-клеточных рецепторов (ТКР), а значит и не повышают шанс распознавания вирусов гриппа иммунной системой организма.
    571
  • 27/08/2018

    Ученые раскрыли механизм работы связанных с раком и аутизмом белков

    ​Ученые определили роль нового семейства белков, связанных с раком и аутизмом. Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом журнале Molecular Cell. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).
    207
  • 01/11/2018

    Молекулярные биологи изучили смертельные для раковых клеток мутации

    ​Российские молекулярные биологи обобщили данные о возможностях использования трех родственных ферментов ATM, ATR и DNA-PKcs в качестве мишеней для прицельной антиопухолевой терапии. Результаты исследования, выполненного при поддержке гранта Президентской программы исследовательских проектов РНФ, помогут предсказать, какие сочетания мутаций смертельны для раковых клеток.
    69
  • 29/10/2018

    Биологи из России научились предсказывать нашествия вредителей

    ​Российские ученые выяснили, как можно "прочитать" историю борьбы отдельных растений с вредителями и предсказать будущие атаки насекомых, анализируя структуру их древесины. Их выводы были представлены в журнале Dendrochronologia.
    69
  • 29/05/2018

    МикроРНК поможет ученым диагностировать рак яичников

    ​Группа ученых из Научно-исследовательского института общей патологии и патофизиологии во главе с профессором Элеонорой Брагой разработала новый способ диагностики рака яичников на основе микроРНК – маленьких молекул, участвующих в подавлении активности генов.
    299
  • 28/04/2018

    Светящиеся биосенсоры позволили регистрировать разные показатели в организме

    ​Российские биохимики рассмотрели возможности биологических сенсоров на основе флуоресцентных белков и показали, какие биохимические параметры в живом организме можно измерить с их помощью.  В частности, разработанный подход позволяет почти мгновенно получать данные с самых ранних стадий развития ишемического инсульта у крыс.
    344
  • 23/06/2018

    Российские ученые нашли вещество, ослабляющее защиту раковых клеток

    ​Российские молекулярные биологи открыли вещество, способное "отключать" белки, мешающие химиотерапии убивать раковые клетки, и успешно проверили его работу на культурах рака прямой кишки.
    440
  • 11/05/2018

    Российские ученые улучшат препараты для генной терапии

    ​Российские молекулярные биологи разработали новую технологию ввода в клетки генной терапии, изучив, как миниатюрные жировые капсулы взаимодействуют с нитями ДНК. Рецепт по сборке наношприца опубликован в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.
    348
  • 28/05/2018

    Нейросеть помогла российским ученым определить оптимальные условия хранения микроорганизмов

    ​Российские ученые с помощью нейросети определили самые оптимальные условия для длительного хранения микроорганизмов, выживающих при экстремально высокой солености. Статья об этом опубликована в журнале Extremophiles.
    233