Исследование предков белка ERK раскрывает его эволюцию и роль в раке

Изучение «воскрешенных» предков ключевого белка ERK дало эволюционные инсайты о его функции в клетках человека и при большинстве видов рака.

Исследование, опубликованное 13 августа в журнале eLife, сосредоточено на функции внеклеточной сигнал-регулируемой киназы (ERK) — белка, который определяет, будут ли человеческие клетки делиться и размножаться в процессе роста.

Работа под руководством учёных из Медицинской школы Нью-Йоркского университета показывает, что ERK легко активировалась у древних одноклеточных существ, но её работа была взята под тщательный контроль с эволюцией первых животных около 800 миллионов лет назад.

Метод и ключевые изменения

Исследовательская группа использовала компьютерный анализ, чтобы определить последовательности ДНК и соответствующие белковые структуры древних родственников ERK. Изучив их, учёные выявили два ключевых изменения, которые, вероятно, и привели к установлению более строгого контроля над ERK в ходе эволюции.

Команда также обнаружила, что было «удивительно легко» обратить эти эволюционные изменения вспять и вернуть ERK в её примитивное, высокоактивное, предковое состояние. Это важно, потому что аналогичный процесс происходит, когда генетические ошибки превращают нормальные клетки в раковые. Современная ERK является частью «самого важного сигнального пути при человеческих раках» наряду с другими белковыми переключателями, которые «застревают» во включённом положении, вызывая аномальный рост.

Эволюционная гибкость и перспективы

«То, что ERK могла продолжать функционировать в процессе эволюции, раскрывает гибкость, которая может объяснить, как в человеческих клетках развились 500 различных киназ, контролирующих все аспекты их биологии, — и почему дефектные киназы так центральны для роста рака», — говорит старший автор исследования Лиам Холт, доктор философии.

В будущем команда планирует «воскресить» полный набор предполагаемых предков для всех белков класса ERK (киназ) и протестировать против них кандидаты в лекарства. Их план основан на гипотезе, что некоторые мутации вызывают рак именно потому, что возвращают киназы к более древним состояниям, которые не регулируются должным образом.

Чтобы избежать побочных эффектов и лекарственной устойчивости, будущие препараты можно будет разрабатывать так, чтобы они ингибировали похожие на предков, вызывающие рак версии киназ, не выключая при этом родственные нормальные ферменты.