Ученые нашли ключевой биологический «переключатель», помогающий клеткам адаптироваться к голоду

Ученые из Медицинской школы UNC и Стэнфордского университета обнаружили фундаментальный механизм, помогающий организмам адаптироваться к быстрым изменениям в доступности питательных веществ.

Исследование, опубликованное в Molecular Cell, показало, что химическая метка на гистонах — белках, участвующих в функционировании ДНК, — естественным образом появляется в условиях ограничения питательных веществ. Эта метка, называемая кротонилированием, подавляет гены, которые в иной ситуации стимулировали бы рост клетки.

«Наши результаты объясняют, как изменяющаяся питательная среда за пределами клетки может передавать сигнал в её ядро, чтобы включать или выключать соответствующие гены», — сказал соавтор исследования Брайан Штраль.

Ученые выяснили, что при нехватке основного источника энергии (глюкозы) клетки переключаются на получение энергии из жироподобных молекул. Побочным продуктом этого процесса становятся жирные кислоты, которые попадают в ядро. Там ферменты присоединяют одну из этих кислот — кротонил — к гистонам. Это заставляет измениться активность генов, замедляя рост и адаптируя клетку к условиям дефицита.

«Это элегантный способ, который эволюционировал в природе для контроля генома с использованием метаболических процессов, происходящих в клетке», — отметил Штраль.

В данном контексте кротонилирование выполняет почти противоположную функцию более известной метки — ацетилирования, которое поддерживает включенными гены роста.

Исследование также выявило ключевой дрожжевой белок Taf14, который опосредует функцию кротонилирования. Схожие белки у человека часто нарушены при раке, что указывает на возможную мишень для будущей терапии.

Ученые планируют изучить роль этого эпигенетического механизма в клетках человека, особенно в клетках кишечника и мозга, где он выражен, и его функция часто нарушена при онкологических заболеваниях.