Новый способ лечения рака и сосудистых заболеваний

Ученые-биологи из МГУ им. М. В. Ломоносова обнаружили новый способ регуляции подвижности клеток, что позволит разрабатывать новые лекарства для лечения онко- и сосудистых заболеваний. Исследование опубликовано в журнале Cytoskeleton.

Ученые выяснили, что протеинкиназа LOSK (открытая ранее в одной из лабораторий Института физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского) регулирует внутриклеточное распределение динактина — сложного белка, необходимого для ретроградного внутриклеточного транспорта. По словам одного из авторов работы Антона Буракова, результаты помогут создать новые лекарства для лечения онкологии и сосудистых заболеваний.

Клеточная подвижность определяет широкий спектр жизненно важных процессов для клетки и всего организма: например, эмбриогенез (начальная стадия развития плода) и ангиогенез (формирование новых кровеносных сосудов). Эти процессы требуют реорганизации и поляризации актина (белка мышц) и микротрубочек — полых цилиндрических структур, формирующих цитоскелет эукариотической клетки. Цитоскелет обеспечивает клетку механическим каркасом, помогает транспорту органелл, а также обеспечивает клеточное движение — сократительные белки есть не только в мышцах, но и в других тканях живых организмов.

Новым и ранее неизвестным регулятором подвижности клеток является протеинкиназа LOSK (Long Ste20-like Kinase), также известная как SLK. Как и другие протеинкиназы, SLK/LOSK модифицирует белки путем фосфорилирования, что может менять их ферментативную активность, положение в клетке и взаимодействие с другими белками. SLK/LOSK была ранее открыта в Институте физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского МГУ.

Биологи изучали молекулярные механизмы, определяющие архитектуру и структуру основной транспортной системы клетки — сети микротрубочек. Микротрубочки в клетке подобны «дорогам» для транспортировки частиц, которую осуществляют моторные белки (динеин и кинезины).

В ходе исследования с помощью технологии молекулярного клонирования были созданы множественные генетические конструкции. Эти конструкции затем вводили (трансфицировали) в клетки животных (в основном клетки почки зеленой мартышки). Движение генетически модифицированных клеток и их соседей в экспериментальную «рану» фиксировали с помощью специального микроскопа, оснащенного системой подогрева. Параллельно изучали морфологию структур цитоскелета, а также содержание ряда белков в цитоплазме. На клетки также воздействовали специфическими ингибиторами.

Было замечено, что LOSK способна регулировать внутриклеточное распределение динактина — сложного белка, необходимого для внутриклеточного транспорта. Динактин регулирует активность динеина и его связь с микротрубочками и центросомой. Центросома — главный центр организации микротрубочек, играющий жизненно важную роль в процессе деления клетки. Обычно клетка содержит одну или две центросомы, в то время как злокачественные клетки содержат заметно больше.

Ключевой результат: ученым удалось разделить два независимых ряда событий, запускаемых белком SLK/LOSK, и показать, что один из этих процессов приводит к построению радиального массива микротрубочек, а другой — к направленному движению клетки. Ранее предполагалось, что направленное движение клеток зависит от архитектуры микротрубочек.

Помимо эмбриогенеза и ангиогенеза, клеточная подвижность определяет процессы канцерогенеза, заживления ран и иммунный ответ. Микротрубочки являются мишенью для цитостатиков — лекарств, используемых для лечения онкологических заболеваний. Вывод исследования заключается в том, что регуляция клеточного движения независима от регуляции центра организации микротрубочек.

Изучение клеточной подвижности важно, так как этот процесс критичен для жизнедеятельности человека и животных. Кроме того, методы регуляции, очевидно, различаются в нормальных и опухолевых клетках, что открывает возможности для дальнейших исследований.

По словам Антона Буракова, результаты уже могут быть использованы для дальнейших исследований в этой области. Применение результатов в медицинской практике (разработка определенных ингибиторов подвижности для онкотерапии или специфических стимуляторов подвижности для сосудистых заболеваний) зависит от соответствующей законодательной базы.