Исследователи описали клеточный процесс, который долго считался невозможным: клетки млекопитающих могут получать аминокислоту цистеин даже тогда, когда их основные системы для этого не работают.
Открытие опубликовано в журнале Nature Chemical Biology. Авторы считают, что в будущем эта находка может помочь искать новые подходы к лечению рака. Но пока речь идёт о фундаментальном исследовании, а не о готовом лекарстве.
Почему цистеин так важен
Цистеин — это аминокислота, то есть один из «строительных блоков», из которых клетки собирают белки. Он нужен не только для роста и обновления клеток, но и для защиты от повреждения.
Одна из важных ролей цистеина — участие в образовании дисульфидных связей. Это химические «перемычки» между участками белков, которые помогают белковым молекулам сохранять правильную трёхмерную форму. Если форма белка нарушается, он может работать хуже или вовсе терять функцию.
По словам ведущего автора работы Эда Шмидта (Ed Schmidt), клетки нуждаются в постоянном поступлении цистеина, чтобы выживать. Обычно они получают его не в виде свободного цистеина, а из цистина — окисленной формы этой аминокислоты. Для этого клетка химически «разрезает» дисульфидную связь в цистине и получает нужный цистеин.
Такой процесс обеспечивают дисульфидредуктазные системы. Это набор ферментов, которые восстанавливают дисульфидные связи, то есть помогают превращать цистин обратно в цистеин.
«Это должно было быть невозможным»
Долгое время считалось, что без таких систем клетка жить не может.
«Учёные долго верили, что этот процесс абсолютно необходим для всех живых клеток», — сказал Шмидт. Но новое исследование показало: у клеток млекопитающих есть ранее неизвестный запасной путь.
Первый неожиданный результат, по словам учёного, появился ещё в 2014 году. Колония мышей выжила, хотя по тогдашним представлениям этого не должно было произойти. У животных не было известных систем, которые позволяли бы превращать цистин в цистеин.
«Это должно было быть невозможным», — отметил Шмидт.
Как работает запасной путь
Исследователи выясняли механизм несколько лет. В работе участвовала команда Петера Надя (Peter Nagy), обладавшая специальными аналитическими возможностями для изучения химических превращений в клетке.
Оказалось, что если клетка не может использовать обычную дисульфидредуктазную систему, она включает другой способ. Вместо стандартного разрыва дисульфидной связи запасной путь разрезает соседнюю связь углерод–сера в молекуле цистина. В результате клетка всё равно получает цистеин, необходимый для выживания.
Это важно не только как биохимическая деталь. Открытие показывает, что клеточный обмен веществ гибче, чем считалось раньше: даже при поломке ключевого механизма клетка иногда способна найти обходной маршрут.
Защита от токсинов — и возможная проблема при раке
Авторы предполагают, что такой запасной путь мог возникнуть как защита от электрофильных токсинов. Электрофильные токсины — это химически активные вещества, которые могут повреждать клеточные молекулы. Некоторые организмы производят их, чтобы отпугивать или убивать тех, кто пытается ими питаться.
С точки зрения эволюции способность клеток хотя бы временно выживать без основных дисульфидредуктаз могла быть полезной: она помогала противостоять токсинам из пищи или окружающей среды.
Но у этой защиты может быть обратная сторона. Тот же механизм, вероятно, способен помогать некоторым раковым клеткам переживать химиотерапию, лучевую терапию или иммунотерапию. Химиотерапия использует препараты, повреждающие быстро делящиеся клетки. Лучевая терапия разрушает опухолевые клетки с помощью излучения. Иммунотерапия помогает иммунной системе распознавать и атаковать рак.
Если опухолевая клетка включает запасные механизмы защиты от повреждения, лечение может действовать слабее.
«Этот же путь, который защищает наши клетки от окислителей или токсинов, вероятно, защищает и раковые клетки от терапии», — сказал Шмидт. По его словам, теперь, когда этот защитный механизм известен, учёные смогут изучать, можно ли избирательно отключать его в опухолях.
До лечения ещё далеко
Важно подчеркнуть: работа не доказывает, что новый метод лечения рака уже существует. Исследователи нашли клеточный механизм и показали, как он может поддерживать выживание клеток в необычных условиях.
Следующие вопросы сложнее: какие опухоли используют этот путь, можно ли безопасно вмешаться в него у человека, не повредит ли это здоровым тканям и усилит ли такое вмешательство действие противоопухолевой терапии.
В исследовании также участвовали Зои Сифорд (Zoe Seaford), Сидни Остад (Sydney Austad), Мартина Серрано Альварес (Martina Serrano Alvarez), Рид Нойд (Reed Noyd) и Колин Миллер (Colin Miller). Срикала Баджва(Sreekala Bajwa), декан сельскохозяйственного колледжа, отметила, что работа показывает, как фундаментальные исследования могут менять представления о возможном и открывать новые направления для онкологии.
О роли цистеина в восстановлении тканей можно прочитать подробнее в материале «Цистеин из пищи может помогать кишечнику восстанавливаться после повреждения».
Литература
Schmidt E. E. et al. Cystine C–S bond cleavage fuels cysteine production under disulfide reductase deficiency // Nature Chemical Biology. 2026. DOI: 10.1038/s41589-026-02213-1.