Недавнее исследование, проведенное в лаборатории Лаксмана (Laxman lab), объясняет, как аминокислота метионин действуют как сигнал роста для клеток, запуская метаболическую программу для пролиферации клеток. Авторами исследования являются Адхиш Вальвекар (Adhish Walvekar), Раджалакшми Шринивасан (Rajalakshmi Srinivasan), Риту Гупта (Ritu Gupta) и Сунил Лаксман (Sunil Laxman). Исследование опубликовано в журнале Molecular Biology of the Cell.
Актуальность проблемы
Чтобы клетки росли, а затем делились, они должны быть в анаболическом состоянии, при котором имеется достаточное количество всех необходимых строительных блоков. Ранее считалось, что до тех пор, пока присутствует достаточное количество питательных веществ, клетки будут расти под контролем различных программ внутренней передачи сигналов. Однако недавние исследования показывают, что многие мелкие интермедиаты и продукты биологического метаболизма, обычно называемые метаболитами, сами могут действовать как сигнальные молекулы и контролировать программы роста клеток.
Материала и методы исследования
Несколько исследований, в частности, по изучению раковых заболеваний, намекают на то, что метионин может быть сигнальным метаболитом. Многие виды рака, по-видимому, зависят от метионина, по всей вероятности данная аминокислота участвует в росте раковых клеток. Однако то, как метионин контролирует рост, все еще остается загадкой. Исследователи использовали очень простую модельную систему (расщепляющиеся дрожжевые клетки), чтобы решить, как метионин может регулировать рост. Чтобы понять логику такой программы роста, были проанализированы профили экспрессии генов, а также измерен новый синтез необходимых строительных блоков. Собрав воедино эту сеть, исследователи создали организацию основной анаболической программы, запускаемой метионином. Эта анаболическая программа основана на нескольких специфических узлах метаболизма и достаточна для организации целого каскада транскрипционных и метаболических событий, которые могут поддерживать рост.
Результаты научной работы
Полученные данные в ходе исследования расширили представления о том, каким образом клетки воспринимают метионин как сигнал роста. Когда метионин ограничен, клетки не растут. С другой стороны, когда метионин в изобилии, он действует как сигнал роста и запускает каскад биохимических событий, что в конечном итоге приводит к росту клеток. Аналогично эффекту бабочки, метионин приводит к серии более крупных метаболических событий, контролируя всю клеточную программу. Метионин активизирует три ключевых узла в метаболизме: пентозофосфатный путь, выработку глютамина и образование пиридоксальфосфата. Эти узлы производят набор критических субстратов и кофакторов, которые питают выработку всех других аминокислот, а также вырабатывают нуклеотиды, которые имеют решающее значение для роста.
Выводы
Это фундаментальное исследование, которое расширяет наше понимание того, как некоторые метаболиты могут действовать как сигнальные молекулы и играть критическую роль в контроле роста клеток. Результаты исследования дают долгожданное объяснение роли метионина в поддержании роста клеток и могут объяснить, почему раковые клетки зависимы от метионина для своего роста. Тем не менее, долгосрочное исследование метионина может предоставить стратегии для контроля роста многих видов рака.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
