04:00 
Молекулярный генетик из Университета штата Монтана обнаружил клеточный процесс, который ученые когда-то считали невозможным: создание аминокислоты цистеина внутри живой клетки, когда первичные системы клетки не справляются с этой задачей. Это открытие может однажды привести к созданию новых методов лечения рака.
Результаты были опубликованы 21 мая в научном журнале Nature Chemical Biology, доступном в Интернете.
"Все клетки нуждаются в постоянном поступлении аминокислоты под названием цистеин, чтобы оставаться в живых", — сказал ведущий автор статьи Эд Шмидт, профессор генетики и развития на кафедре микробиологии и клеточной биологии колледжа МГУ. сельского хозяйства. «Однако цистеин недоступен вне клеток».
Цистеин имеет решающее значение для клеток, поскольку помогает им строить белки и защищаться от повреждений. Он также способствует образованию дисульфидных связей, которые стабилизируют белки, помогая клеткам сохранять свою трехмерную форму. На протяжении десятилетий исследователям было известно, что клетки не имеют доступа к цистеину извне, поэтому им приходится создавать его внутри, химически расщепляя его окисленную форму, называемую цистином, чтобы получить аминокислоту, необходимую им для выживания. Этот процесс называется дисульфидредуктазной системой.
«Учёные долгое время считали, что этот процесс абсолютно необходим для всех живых клеток», — сказал Шмидт. «Однако мы обнаружили ранее неизвестную систему в клетках млекопитающих, которая может взять на себя управление, когда основные системы выходят из строя».
Это открытие было сделано в три этапа в течение девятилетнего периода. Первый «момент ага», по словам Шмидта, наступил в 2014 году, когда колония мышей выжила, хотя, согласно науке того времени, они не должны были этого сделать. Это потому, что у них не было известной системы преобразования цистина в цистеин.
«Это должно было быть невозможно», — сказал он. «Никогда не было обнаружено ни одного живого организма или клетки, которая могла бы жить без функционирующей системы дисульфидредуктазы».
Это открытие не было случайностью. Шмидт уже генетически сконструировал мышей, у которых индивидуально отсутствовала одна или другая из двух первичных дисульфидредуктаз в печени.
"Некоторые физиологические реакции, которые мы наблюдали в печени каждой из этих линий мышей, подсказали мне, что убеждение в том, что ни одна клетка не может жить без наличия хотя бы одной из этих двух редуктаз, может быть ошибочной", - сказал он. «Я хотел это проверить».
Шмидту и его команде понадобилось семь лет в партнерстве с командой его коллеги Питера Надя из Венгерского национального института онкологии в Будапеште, который привнес в этот проект уникальные аналитические возможности, чтобы выяснить, как мыши все еще производят цистеин из цистина, не имея системы дисульфидредуктазы. Оказывается, когда клетки не могут использовать дисульфидредуктазную систему для получения цистеина, резервная система химически разрывает соседнюю углерод-серную связь в цистине, в конечном итоге высвобождая цистеин для использования клеткой.
Эта недавно открытая резервная система, по его словам, может помочь людям выжить, защищая клетки от электрофильных токсинов. Многие электрофильные токсины представляют собой органические молекулы, которые некоторые организмы производят, чтобы убить другие организмы, которые в противном случае их съели бы.
«Способность наших клеток выживать, по крайней мере какое-то время, без дисульфидредуктазы, вероятно, развилась у наших самых ранних многоклеточных предков как механизм, который позволял этим организмам сопротивляться уничтожению электрофильными токсинами, вырабатываемыми продуктами, которые они ели, или вещами, обнаруженными в их окружающей среде», - сказал Шмидт.
Примечательно, что эта резервная система может также помочь некоторым раковым клеткам пережить воздействие химиотерапии, лучевой терапии или иммунной терапии.
«Тот же самый путь, который защищает наши клетки от оксидантов или токсинов, также, вероятно, защищает раковые клетки от терапии», — сказал Шмидт. «Теперь, когда мы знаем, что у них есть этот защитный механизм, мы сможем точно отключить его при раке, что сделает его более восприимчивым к лечению рака».
Несколько студентов МГУ, некоторые из которых уже закончили учебу, стали соавторами статьи, в том числе соавторы Зои Сифорд и Сидни Остад, которые работали в лаборатории Шмидта, будучи студентами бакалавриата. Мартина Серрано Альварес и Рид Нойд также были студентами лаборатории, когда участвовали в проекте, а Колин Миллер был докторантом. Другие ученые и стажеры из различных учреждений также участвовали в части исследования, представленного в документе.
"Этот научный прорыв подчеркивает способность исследований переопределить то, что мы считали возможным, и продвигать новые подходы к лечению рака", - сказал Шрикала Баджва, декан сельскохозяйственного колледжа.
