Особенность клетки, связанная с раком, формируется не так, как считалось ранее

от

Группа учёных под руководством исследователей из Северо-Западного университета обнаружила, что параспеклели — структуры (конденсаты), находящиеся в ядре клеток многих систем органов, — формируются по иному механизму, чем считалось ранее. Это открытие может помочь в разработке новых лекарств от рака.

Конденсаты регулируют практически все клеточные функции

Конденсаты регулируют практически каждую клеточную функцию, от передачи сигналов и производства белков до транскрипции ДНК. Новое понимание формирования параспекклей, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, может также предсказать поведение многих других подтипов конденсатов.

Каждая клетка в организме содержит около 10 миллиардов биологических частиц — примерно столько же людей на планете. Они организованы в отсеки, которые вместе обеспечивают жизненные процессы. Некоторые отсеки, такие как митохондрии и другие органеллы, удерживаются мембранами, в то время как конденсаты образуются, когда определённые молекулы в клетке притягиваются друг к другу и собираются вместе, подобно группе мигрирующих птиц.

Новое понимание формирования параспекклей

Согласно новым данным, вместо того чтобы белковые компоненты связывались с разными частями молекулы РНК для формирования слоёв параспеккля, белки в параспекле предпочитают одну и ту же часть РНК. Это создаёт конкуренцию, которая определяет пространственное расположение белков.

«Наша работа значительно продвигает понимание того, как конденсаты формируются из своих молекулярных компонентов», — сказал Уилтон Т. Снид, доктор философии, доцент кафедры биологии клетки и развития, который руководил исследованием. «В частности, наше исследование было первым, кто раскрыл, как комбинации взаимодействий белок-РНК и белок-белок могут установить сложную молекулярную «логику», которая определяет форму конденсата».

Молекулярную «логику», о которой говорит Снид, можно лучше всего понять, представив конкурирующие белки как братьев и сестёр в буфете, где подают только мороженое и брокколи. Каждый ребёнок сначала выберет мороженое, но старшие братья и сёстры, способные оттолкнуть младших, окажутся в начале очереди, а младшие могут довольствоваться брокколи.

«Хотя наблюдатель может сделать вывод, что младшие братья и сёстры любят брокколи, а старшие — мороженое, если вы проведёте эксперимент без мешающих факторов, вы обнаружите, что все тянутся к мороженому, а некоторые довольствуются брокколи», — сказал Кришна Шринивас, доктор философии, соавтор и доцент кафедры химической и биологической инженерии в Северо-Западном университете.

Снид, Шринивас и Ами С. Гладфелтер, доктор философии, клеточный биолог из Медицинской школы Дюкского университета, также соавтор, впервые начали работать вместе в 2021 году, когда Шринивас был студентом, а Снид — ассистентом преподавателя в разделе физиологии курса Гладфелтер в Морской биологической лаборатории. После совместной работы над публикацией исследований в разных учреждениях Снид и Шринивас планируют долгосрочное сотрудничество в Северо-Западном университете.

Экспериментальный и моделируемый подходы

Экспертиза Снида в области связывания белков и РНК в сочетании с опытом Шриниваса в теории и компьютерном моделировании позволила команде использовать как экспериментальные, так и моделируемые подходы для проведения исследования. Первоначально лаборатория Снида использовала бесклеточную реконструкцию для сборки параспеклеподобных конденсатов из смесей очищенных белков и фрагментов РНК. Затем Мэри Скилликорн, аспирантка второго курса в лаборатории Шриниваса и автор статьи, использовала экспериментальные данные для моделирования и моделирования биохимических взаимодействий, которые привели к появлению характеристик параспеклей.

Параспеклели важны не только для нормального функционирования сердечно-сосудистой, иммунной и центральной нервной систем, но и нарушаются при многих видах рака, способствуя росту и метастазированию опухолей. Без знания о молекулярном масштабе параспеклей учёные пока не смогли разработать новые методы лечения, направленные на устранение их дисфункции.

«Наша работа вносит важный вклад в достижение этой цели», — сказала Гладфелтер. «Учитывая важность параспеклей и других связанных с ними компартментов в нашем организме, наши результаты могут повлиять на работу учёных по всему миру и однажды могут помочь в разработке новых лекарств от рака».

Прежде чем приступить к разработке лекарств, учёные планируют продолжить сотрудничество по расширению понимания параспеклей, например, раскрывая особенности последовательности белков, которые определяют наблюдаемую конкуренцию, и понимание того, как они регулируют экспрессию генов.

Предоставлено Северо-Западным университетом.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте