Прорыв в понимании белка с ключевой ролью в развитии рака

Метод нейтронной рефлектометрии позволил ученым получить представление об атомном уровне поведения белка Bcl-2, который способствует росту раковых клеток. Новое исследование проведено химиками из Университета Умео в сотрудничестве с исследовательскими центрами ESS и ISIS и опубликовано в Nature Communications Biology.

Повышенная активность защищающего клетки мембранного белка Bcl-2 может способствовать развитию рака и вызывать устойчивость к лечению. Понимание механизма его действия может помочь в разработке противораковых препаратов.

Белок Bcl-2 относится к семейству белков, регулирующих гибель клеток (апоптоз), которая критически важна для здоровья. Эти белки взаимодействуют на поверхности мембран внутриклеточных органелл — митохондрий. Однако избыточная продукция защищающих клетки членов семейства Bcl-2 нарушает этот баланс, блокируя сигналы к гибели. Это может привести к неконтролируемому росту раковых клеток и их устойчивости к терапии.

До сих пор не было полного понимания, как про- и антиапоптотические белки семейства Bcl-2 взаимодействуют друг с другом в своей естественной мембранной среде, из-за отсутствия данных об их структуре и поведении в этих условиях.

В данном исследовании ученые впервые применили комбинацию нейтронной рефлектометрии (NR) и ЯМР-спектроскопии для изучения полноразмерного человеческого белка Bcl-2 в его уникальной мембранной среде, что дало представление о ключевых структурных и динамических особенностях.

Эксперименты по NR были выполнены в сотрудничестве с доктором Люком Клифтоном на установке ISIS Neutron and Muon Source в Оксфордшире, Англия. Эти исследования позволили определить относительное распределение белка Bcl-2 в мембране. Результаты показали, что белок находится внутри мембраны, а не на ее поверхности, как считалось ранее.

Эксперименты по ЯМР, изучавшие отдельные сегменты белка, показали, что часть белка, действующая как молекулярный переключатель, находится на границе раздела мембраны или близко к ней. Однако основное тело белка, которое блокирует убивающие клетки партнеры, ограничено внутри мембранного бислоя.

Результаты привели к значительному прорыву в понимании того, как Bcl-2 осуществляет свою защитную функцию на мембранном уровне, просто ингибируя там белки, вызывающие гибель клеток.

«Мы обнаружили местоположение и поведение белка Bcl-2 в его нативной мембране. Это прорыв не только в понимании молекулярной защитной функции Bcl-2, но и его печально известной роли в развитии рака, что делает этот белок основной мишенью в поиске новых методов терапии рака», — говорит профессор Герхард Грёбнер.

В будущих исследованиях планируется выяснить, как положение Bcl-2 в мембране связано с тем, как он запускает гибель клеток, и изучить активное состояние этого белка при связывании с проапоптотическими белками.