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
Кандидат биологических наук, доцент института экологии РУДН Всеволод Павшинцев разрабатывает инновационную методику, которая позволяет оценивать состояние пресных водоёмов с помощью рыбок данио-рерио и искусственного интеллекта. Проект, поддержанный грантом университета, призван перейти от простого химического анализа воды к пониманию того, как загрязнители воздействуют на живые организмы.
Доцент кафедры наноэлектроники и микросистемной техники РУДН Екатерина Гостева возглавляет междисциплинарный проект по разработке технологии наноструктурирования поверхности имплантатов. Её цель — сделать приживление имплантатов быстрым, надёжным и доступным для самых разных групп пациентов.
В институте экологии РУДН реализуется масштабный междисциплинарный проект в области экологической химии и материаловедения. Учёные работают над созданием высокоэффективных сорбентов на основе природных материалов для обезвреживания опасных загрязнителей окружающей среды.
Проект объединяет фундаментальные исследования на стыке химии, материаловедения и экологии и соответствует стратегическим целям развития науки и технологий Российской Федерации.