Иногда биология подбрасывает сюжеты, которые выглядят почти парадоксально. Одни и те же молекулы — полиамины — давно связывают с поддержанием здорового старения. Но при этом именно их часто находят в опухолях, где они, похоже, помогают раковым клеткам расти быстрее.
Так возникает вопрос, который долго не давал покоя исследователям: как соединения, ассоциированные с долголетием, могут одновременно участвовать в развитии рака?
Новый ответ предложили учёные из Токийского научного университета (Tokyo University of Science). Их работа опубликована в журнале «Journal of Biological Chemistry» и проливает свет на молекулярные механизмы этого необычного эффекта.
Загадка метаболизма раковых клеток
Полиамины — это небольшие органические молекулы, которые участвуют во множестве клеточных процессов. Они регулируют синтез белков, поддерживают рост клеток и участвуют в контроле генетической активности.
Однако у этих соединений есть и другая сторона.
Во многих типах опухолей исследователи обнаруживают повышенные концентрации полиаминов, причём такие опухоли часто отличаются более агрессивным ростом.
Долгое время оставалось неясно, каким образом эти молекулы связаны с изменениями клеточного метаболизма.
Известно, что раковые клетки активно используют аэробный гликолиз — метаболический путь, позволяющий быстро получать энергию из глюкозы. Но роль полиаминов в запуске этого процесса оставалась плохо понятной.
Масштабный анализ белков
Команда исследователей под руководством научного сотрудника Кёхея Хигаси (Kyohei Higashi) провела комплексное исследование с использованием современных молекулярных и протеомных технологий.
Учёные работали с линиями человеческих раковых клеток.
Эксперимент включал два этапа:
- сначала исследователи снизили уровень полиаминов с помощью лекарственного препарата
- затем восстановили их концентрацию, добавив сперминдин
Это позволило напрямую наблюдать, как изменение уровня полиаминов влияет на работу клеток.
После этого учёные провели высокоточный протеомный анализ и изучили изменения более чем в 6700 белках.
Полиамины усиливают гликолиз
Полученные данные показали неожиданную деталь.
Полиамины практически не усиливают митохондриальное дыхание, которое обычно ассоциируют со здоровым старением клеток.
Зато они значительно активируют гликолиз — быстрый путь получения энергии из глюкозы, который широко используется раковыми клетками для поддержания быстрого роста.
Кроме того, полиамины увеличивали уровень нескольких белков, связанных с прогрессированием опухолей:
- eIF5A2
- RPS27A
- RPL36AL
- RPL22L1
Эти белки участвуют в синтезе других белков внутри клетки и могут усиливать развитие опухоли.
Два почти одинаковых белка — разные роли
Особенно интересным оказался анализ двух белков: eIF5A1 и eIF5A2.
Их аминокислотные последовательности совпадают примерно на 84%, однако функции отличаются весьма существенно.
Как объясняет Кёхей Хигаси (Kyohei Higashi):
«Биологическая активность полиаминов через eIF5A различается в нормальных и опухолевых тканях. В здоровых клетках полиамины активируют eIF5A1, который стимулирует работу митохондрий через аутофагию. В опухолевых тканях полиамины усиливают синтез eIF5A2, который регулирует экспрессию генов и способствует пролиферации раковых клеток».
Проще говоря:
- eIF5A1 поддерживает нормальную работу клеток
- eIF5A2 стимулирует рост опухоли
Как полиамины снимают клеточные «тормоза»
Исследователи также выяснили, каким образом полиамины увеличивают уровень белка eIF5A2.
В обычных условиях его синтез подавляет небольшая регуляторная молекула РНК — miR-6514-5p.
Она действует как биологический тормоз.
Но полиамины нарушают этот механизм контроля. В результате клетка начинает производить больше eIF5A2, что способствует усиленному росту опухолевых клеток.
Кроме того, выяснилось, что eIF5A2 регулирует совершенно иной набор белков, чем eIF5A1, что подтверждает их различную биологическую роль.
Возможная новая мишень для лечения рака
Полученные результаты могут оказаться важными для разработки новых противоопухолевых препаратов.
По словам Кёхея Хигаси (Kyohei Higashi):
«Наши данные показывают, что eIF5A2 играет ключевую роль в пролиферации раковых клеток. Взаимодействие этого белка с рибосомами может стать селективной мишенью для терапии рака».
Если удастся разработать препараты, которые будут блокировать именно eIF5A2, теоретически можно будет замедлить рост опухоли, не нарушая полезные функции eIF5A1.
Заключение
Новое исследование помогает объяснить, почему полиамины остаются столь сложным объектом для медицинских исследований.
В здоровых тканях они могут поддерживать клеточный метаболизм и процессы восстановления.
Но в опухолевых клетках те же молекулы способны стимулировать рост рака.
Контекст оказывается решающим.
Именно поэтому учёные считают, что дальнейшие исследования полиаминов могут привести к созданию новых стратегий лечения — позволяющих сохранить их полезные свойства и одновременно снизить риск опухолевого роста.
Авторы другого исследования отмечают, что опухоли способны влиять не только на метаболизм клеток, но и на фундаментальные механизмы регуляции организма. Например, недавно было показано, что рак может нарушать внутренние биологические часы мозга, воздействуя на циркадные ритмы нервной системы.
Источник
- Masato Suzuki, Takehiro Suzuki, Yoshio Nakano, Ken Matsumoto, Hitomi Manaka, Masahiro Komeno, Shoma Tamori, Akira Sato, Naoshi Dohmae, Kazunori Akimoto, Satoru Miyazaki, Takashi Suda, Toshihiko Toida, Keiko Kashiwagi, Kazuei Igarashi, Kyohei Higashi. Polyamines stimulate the protein synthesis of the translation initiation factor eIF5A2, participating in mRNA decoding, distinct from eIF5A1. Journal of Biological Chemistry, 2025; 301 (8): 110453 DOI: 10.1016/j.jbc.2025.110453
Руководитель Отдела организации клинических исследований, врач-онколог, химиотерапевт, уролог в ООО «ВеронаМед» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей