Незаменимая аминокислота метионин контролирует программы роста клеток
Исследование лаборатории Лаксмана показывает, как метионин — небольшая молекула и незаменимая аминокислота — действует как сигнал роста для клеток, запуская метаболическую программу для их пролиферации.
Для роста и деления клетки должны находиться в анаболическом состоянии с достаточным производством всех необходимых строительных блоков. Ранее считалось, что при наличии питательных веществ клетки продолжают расти под контролем внутренних сигнальных программ. Однако новые данные показывают, что многие малые метаболиты могут сами выступать сигнальными молекулами и контролировать программы роста.
Работы, особенно в области онкологии, указывали, что метионин может быть таким сигнальным метаболитом. Рост многих типов рака зависит от метионина, но механизм этого контроля оставался неясным. Учёные использовали простую модель — клетки дрожжей Saccharomyces cerevisiae — чтобы выяснить, как метионин регулирует рост.
Анализ профилей экспрессии генов и измерение синтеза новых строительных блоков позволили реконструировать организацию основной анаболической программы, запускаемой метионином. Эта программа опирается на несколько ключевых узлов метаболизма и достаточна для координации всей каскада транскрипционных и метаболических событий, поддерживающих рост.
- При ограничении метионина клетки не растут.
- При избытке метионина он действует как сигнал роста, запуская каскад биохимических событий, ведущих к росту клетки.
По аналогии с эффектом бабочки, метионин запускает серию более масштабных метаболических событий, контролируя целую клеточную программу. Метионин активирует три ключевых узла метаболизма:
- Пентозофосфатный путь (PPP).
- Производство глутамина (GDH).
- Образование пиридоксальфосфата (PLP).
Этот PPP-GDH-PLP узел производит набор критических субстратов и кофакторов, которые обеспечивают производство всех других аминокислот, а также нуклеотидов, необходимых для роста.
Исследование углубляет понимание того, как метаболиты выступают сигнальными молекулами, критически важными для контроля роста клеток. Оно также даёт долгожданное объяснение роли метионина в поддержании роста и может прояснить, почему раковые клетки «зависимы» от метионина. В долгосрочной перспективе это может помочь в разработке стратегий контроля роста многих типов рака.