Ежедневно, каждую минуту наш организм приспосабливается к потребностям. Когда мы переедаем углеводы, занимаемся спортом или заболеваем, химические реакции внутри наших клеток включаются, замедляются или меняют стратегию, чтобы у нас было достаточно энергии и силы, в которых мы нуждаемся.
Все это происходит без нашего ведома, что, возможно, объясняет, почему так мало известно о том, как организм ощущает и реагирует на эти постоянные требования. В поисках ответов на этот вопрос ученые из Университета здоровья штата Юта (University of Utah Health) провели исследование, которое открывает совершенно новый мир внутри наших клеток. Их исследование, опубликованное в журнале Science, раскрывает обширную сеть взаимодействий, которые показывают, как клетки приспосабливаются в режиме реального времени, чтобы противостоять нагрузкам на наше здоровье. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science.
«Мы открываем, как природа эволюционировала, чтобы «лечить» свои собственные белки и пути», — комментирует Джаред Раттер (Jared Rutter), заслуженный профессор кафедры биохимии Университета Юты и автор исследования. «Следуя примеру природы, мы учимся создавать лучшие терапевтические средства».
Эти открытия и технология, которая сделала их возможными, стали основой для биотехнологической компании Atavistik Bio, соучредителем которой является Раттер. Компания использует это новое понимание для ускорения поиска лекарственных средств от метаболических заболеваний и рака.
На более фундаментальном уровне, говорит Раттер, прогресс углубляет знания о том, как работают клетки и наш организм.
Новые горизонты
Сеть, описанная в исследовании, представляет собой недооцененный уровень регуляции в клетках, который исходит из неожиданного источника. В течение почти 20 лет лаборатория Раттера исследовала метаболизм, химические реакции, которые производят энергию и создают необходимые компоненты для обеспечения бесперебойной работы клеток. Их новое исследование показало, что промежуточные продукты этих химических реакций представляют собой нечто большее, чем пассивные строительные блоки и источники топлива для клеток, как считалось долгое время.
Вместо этого эти промежуточные продукты вместе с другими метаболитами составляют обширную сеть часовых, которые следят за окружающей средой и побуждают клетки адаптироваться, когда это необходимо. Они делают это, взаимодействуя с белками и изменяя их работу. Большой прием пищи накачивает организм слишком большим количеством углеводов? Или слишком большим количеством жира? Подобно стрелке на железной дороге, которая направляет поезд на новый путь, эти взаимодействия белков и метаболитов меняют метаболические процессы, расщепляя эти питательные вещества и выравнивая курс.
Автор исследования Кевин Хикс (Kevin Hicks) разработал новую технологию, названную MIDAS, которая раскрывает масштабы регуляторной сети, действующей как интерфейс между сигналами окружающей среды и клеточным метаболизмом, называемым интерактомом белок-метаболит. Высокочувствительный метод выявил взаимодействия, которые никогда не наблюдались. Анализ 33 белков человека, участвующих в превращении углеводов в энергию, выявил 830 взаимодействий с метаболитами. Учитывая, что в клетке тысячи белков, прогнозируется, что полный масштаб сети будет намного больше.
«Удивительно, как мало мы знаем о масштабах этих взаимодействий», — заключает Хикс. «Мы продвигаем наше понимание биологической сети в новых направлениях».
Метаболические процессы, которые выходят из строя, могут привести к различным заболеваниям. Раттер и Хикс говорят, что прояснение дополнительных взаимодействий в сети приведет к лучшему пониманию первопричин болезней и разработке новых терапевтических подходов для возвращения вещей в нужное русло.
Статья по теме: Помогают ли игры с родителями адаптироваться к дошкольному образованию, и причём здесь окситоцин?
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
