Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Ученые раскрывают подробности клеточного процесса, предотвращающего распространение рака

Ученые раскрывают подробности клеточного процесса, предотвращающего распространение рака
Ученые раскрывают подробности клеточного процесса, предотвращающего распространение рака

Исследователи впервые охарактеризовали уникальный молекулярный механизм ранних стадий запрограммированной клеточной гибели или апоптоза — процесса, который играет решающую роль в профилактике рака.

Исследование, которое было опубликовано 2 июня 2023 года в журнале Science Advances , проводилось под руководством доктора Люка Клифтона из STFC ISIS Neutron and Muon Source (ISIS) в Оксфордшире вместе с соруководителем профессором Герхардом Грёбнером из Университета Умео и партнерами из Европейский источник расщепления в Швеции. Это самое последнее из серии совместных исследований этой группы, изучающих клеточные белки , ответственные за апоптоз.

Апоптоз необходим для жизни человека, и его нарушение может привести к росту раковых клеток , которые не будут реагировать на лечение рака. В здоровых клетках он регулируется двумя белками с противоположными ролями, известными как Bax и Bcl-2.

Растворимый белок Bax отвечает за клиренс старых или больных клеток, и при активации он перфорирует клеточную митохондриальную мембрану, образуя поры, запускающие запрограммированную гибель клеток . Это может быть компенсировано Bcl-2, который встроен в митохондриальную мембрану, где он предотвращает преждевременную гибель клеток путем захвата и секвестрации белков Bax.

В раковых клетках избыточно вырабатывается белок выживания Bcl-2, что приводит к беспрепятственной пролиферации клеток. Хотя этот процесс уже давно считается важным для развития рака, однако точная роль Bax и митохондриальной мембраны в апоптозе до сих пор неясна.

Доктор Люк Клифтон, научный сотрудник STFC ISIS Neutron and Muon Source и соавтор, объясняет: «Эта работа расширила наши знания о фундаментальных клеточных процессах млекопитающих и открыла захватывающие возможности для будущих исследований. Понимание того, как выглядят клетки, когда они работают правильно. является важным шагом к пониманию того, что происходит в раковых клетках, и поэтому это может открыть двери для возможных методов лечения».

Команда использовала метод, известный как нейтронная рефлектометрия (проведенный с использованием передовых инструментов ISIS Surf и Offspec ), который позволил им изучить, как Bax взаимодействует с липидами в митохондриальной мембране. Это основано на их предыдущих исследованиях мембраносвязанного Bcl-2.

Используя нейтронную рефлектометрию на SURF и OFFSPEC, они смогли в режиме реального времени изучить, как белок взаимодействует с липидами, присутствующими в митохондриальной мембране, на начальных стадиях апоптоза. Используя мечение изотопами дейтерия, они впервые определили, что, когда Bax создает поры, он извлекает липиды из митохондриальной мембраны с образованием кластеров липидов-Bax на поверхности митохондрий.

Используя нейтронную рефлектометрию с временным разрешением в сочетании с инфракрасной спектроскопией поверхности в биологической лаборатории ISIS, они смогли увидеть, что это образование пор происходило в два этапа. За начальной быстрой адсорбцией Bax на поверхности митохондриальной мембраны последовало более медленное образование пор, разрушающих мембрану, и кластеров Bax-липидов, которые происходили одновременно. Этот более медленный процесс перфорации происходил в течение нескольких часов, что сравнимо с гибелью клеток in vivo.

Это первый случай, когда ученые нашли прямые доказательства участия митохондриальных липидов при нарушении мембран в гибели клеток, инициированной белками Вах.

Доктор Люк Клифтон продолжает: «Насколько мы можем судить, этот механизм, с помощью которого Bax инициирует гибель клеток, ранее не наблюдался. Как только мы узнаем больше о взаимодействии между Bax и Bcl-2 и о том, как оно связано с этим механизмом, мы иметь более полное представление о процессе, который является фундаментальным для жизни человека. Эта работа действительно показывает возможности нейтронной рефлектометрии в структурных исследованиях биохимии мембран».

Открытие основано на предыдущих исследованиях группы по молекулярному механизму мембраносвязанного Bcl -2, чтобы дать более полное представление о ранних стадиях апоптоза.

Профессор Герхард Грёбнер, ученый из Университета Умео и соавтор, говорит: «Уникальные результаты здесь не только окажут значительное влияние в области исследований апоптоза, но также откроют возможности для изучения Bax и его родственников в качестве интересных мишеней для лечения рака». терапия, например, путем настройки их способности убивать клетки».

Будущие исследования запланированы в ISIS для дальнейшего выяснения молекулярного механизма апоптоза и, в частности, для характеристики взаимодействия между Bax и Bcl-2. Есть надежда, что это даст понимание, которое откроет новые направления исследований, чтобы продолжить развивать наше понимание клеточных процессов, необходимых для жизни человека.

В тренде