Медик РУДН выяснил, как противоопухолевый фермент проникает в раковые клетки
Клеткам, в том числе и раковым, для обмена веществ необходима аминокислота аспарагин. Здоровые клетки производят ее сами, а раковые клетки этого сделать не могут — они зависят от поступления аспарагина извне. Фермент аспарагиназа разрушает аспарагин, поэтому под его действием раковые клетки гибнут из-за отсутствия необходимого аспарагина. Кроме того, у аспарагиназы есть и другие механизмы действия, не связанные с аспарагином. Например, аспарагиназа RrA, которую производит пурпурная бактерия Rhodospirillum rubrum, подавляет активность фермента теломеразы. Она не дает хромосомам укорачиваться при делении клетки и потому ее называют основной причиной «бессмертия» раковых клеток. Это происходит внутри клетки или даже внутри ядра, то есть RrA способна проходить сквозь клеточную мембрану. Как именно — до сих пор было неизвестно. Медик РУДН впервые описал механизм, благодаря которому это происходит.
«Противоопухолевое действие аспарагиназы объясняется ее способностью разлагать аспарагин в кровотоке и в окружении раковых клеток. RrA обладает двойным механизмом действия и играет роль в подавлении активности теломеразы. Целью нашей работы было изучить, по какому механизму RrA проникает в раковые клетки человека», — доктор медицинских наук Вадим Покровский, заведующий кафедрой биохимии РУДН.
В эксперименте медики использовали восемь линий раковых клеток человека, в том числе рака молочной железы. Исследователи «пометили» RrA с помощью флуоресцентных веществ изотиоцианатов и поместили их в подготовленные клеточные культуры. Затем медики наблюдали, как фермент перемещается внутри раковых клеток с помощью флуоресцентной микроскопии и проточной цитометрии.
Оказалось, что проникновение RrA происходит с помощью белка клатрина. А механизм проникновения — рецепторно-опосредованный эндоцитоз. На клеточной мембране образуется «ямка» — выпячивание внутрь клетки. Молекулы RrA соединяются с молекулами клатрина внутри этой ямки. После этого из ямки формируются закрытые пузырьки — везикулы, которые оказываются внутри клетки. Затем стенки везикулы распадаются, и фермент поступает внутрь клетки, а клатрин возвращается на мембрану.
Медики также обнаружили в структуре RrA два мотива — последовательности аминокислот, — с помощью которых фермент действует внутри ядра клетки. Они позволяют RrA попасть в ядро клетки, где она блокирует действие теломеразы, — это не дает раковым клеткам делиться.
«Нам впервые удалось показать внутриклеточную локализацию RrA в клетках опухоли молочной железы человека. Наше исследование продемонстрировало, что разные L-аспарагиназы могут иметь сложные механизмы противоопухолевой активности, включающие регуляцию синтеза РНК. Таким образом, RrA потенциально может использоваться в качестве противоопухолевого фермента с двойным механизмом действия», — доктор медицинских наук Вадим Покровский, заведующий кафедрой биохимии РУДН.
Результаты опубликованы в журнале Pharmaceuticals
Продолжаем рассказывать о возможностях для студентов, которые хотят проявить себя как исследователи. Конкурс «Совместный старт» проводится ежегодно в весеннем семестре и ориентирован на поддержку молодёжных объединений. Его цель — помочь студенческим коллективам разработать инновационные и представительские проекты на основе проводимых в РУДН исследований, с перспективой участия в сторонних конкурсах, грантовых программах и научно-технических мероприятиях.
В аграрно-технологическом институте РУДН работает лаборатория агробиотехнологии и молекулярной генетики — место, где классическая агрономия встречается с современными молекулярными технологиями. Сегодня это уже целый научно-исследовательский комплекс: теплица с автоматизированными системами контроля микроклимата, лаборатории искусственного климата и фенотипирования, маркерной селекции и геномики, биохимии и гистологии растений, а также технологической оценки продукции растениеводства.
Коллектив кафедры органической химии факультета физико-математических и естественных наук РУДН получил грантовую поддержку университета на разработку многофункциональных производных пирролидина. Исследователи намерены создать соединения, сочетающие противовоспалительную, антибактериальную, противогрибковую, антиоксидантную и противоопухолевую активность в одной молекуле. Проект рассчитан на