Новый путь связи метаболизма с регуляцией ДНК
Исследователи из Университета Альберты обнаружили новый механизм, связывающий метаболизм с регуляцией ДНК. Открытие может иметь важные последствия для понимания многих распространённых заболеваний, включая рак.
ДНК в ядре клетки обёрнута вокруг специальных белков — гистонов. В норме гистоны плотно упаковывают ДНК, предотвращая экспрессию генов и репликацию ДНК, необходимые для роста и деления клетки. Для осуществления этих функций гистоны должны быть модифицированы путём присоединения ацетильной группы от критической молекулы ацетил-КоА. Это ослабляет связь ДНК с гистонами, позволяя начаться репликации и экспрессии генов. Этот механизм называется «эпигенетической регуляцией ДНК». До сих пор оставалось неясным, как именно в ядре генерируется ацетил-КоА для ацетилирования гистонов.
Команда под руководством профессора Эвангелоса Михелакиса обнаружила, что фермент Pyruvate Dehydrogenase Complex (PDC), который, как считалось, находится только в митохондриях, может проникать в ядро клетки. В митохондриях PDC использует углеводы из пищи для производства ацетил-КоА, который идёт на выработку энергии. В ядре же PDC производит ацетил-КоА именно для ацетилирования гистонов.
«Мы хотели измерить уровни ацетил-КоА и PDC в митохондриях... Но случайно у нас были выделены ядра одновременно, и мы увидели PDC в ядре. Так мы спросили: "Что PDC там делает?" И это всё началось», — говорит Гопинат Сутендра.
«Мы были удивлены, что, несмотря на признанную важность ацетилирования гистонов... источник ацетил-КоА в ядре оставался неизвестным», — добавляет Эвангелос Михелакис.
Учёные установили, что перемещение PDC в ядро ускоряет рост раковых клеток. Это наблюдение может привести к новым стратегиям в борьбе с онкологическими заболеваниями. Поскольку открытие касается фундаментальных механизмов регуляции ДНК, оно может иметь широкие последствия для понимания многих физиологических и патологических процессов, где важна эпигенетическая регуляция.
Исследование опубликовано 3 июля 2014 года в журнале Cell. Работа была выполнена командой Университета Альберты и финансировалась Canadian Institutes for Health Research и Hecht Foundation.