Найдены неожиданные функции белка, ответственного за программируемую гибель клеток
Продолжая исследовать необычные роли белка каспаза-2, одного из важнейших участников апоптоза (программируемой клеточной гибели), биологи обнаружили еще один белок, с которым он может взаимодействовать. Статья об открытии, которое помогает лучше понять, как появляются метастазы, опубликована в журнале Biochemical and Biophysical Research Communications. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).
Семейство белков-каспаз участвует как в запуске, так и в усилении процесса апоптоза в ответ на различные повреждения клетки. Белок каспаза-2 – его самый эволюционно консервативный представитель, возникший довольно давно и мало изменившийся с тех пор. Но в последние годы стали появляться данные о том, что каспаза-2 участвует во множестве других процессов, не связанных напрямую с апоптозом. Так, этот белок может подавлять развитие раковых опухолей или регулировать обмен веществ в клетке.
«Для анализа потенциально возможной связи каспазы-2 с другими белками мы использовали хорошо известную дрожжевую двугибридную систему. С помощью этого метода мы получили достаточно большой список белков, которые могут связываться с каспазой-2. Аспирант лаборатории Алексей Замараев проверил этот список путем биоинформатического анализа и ранжировал их по вероятности взаимодействия. Благодаря такому анализу после детального биохимического исследования мы некоторое время назад нашли новый взаимодействующий с каспазой-2 регуляторный фактор», – рассказал о работе руководитель научной группы и ведущий автор статьи Борис Животовский, доктор биологических наук и руководитель лаборатории исследования механизмов апоптоза факультета фундаментальной медицины МГУ имени М.В. Ломоносова.
Этот регуляторный фактор, найденный во время одного из предыдущих исследований, называется RFXANK. Он участвует в управлении работой гена, контролирующего молекулы главного комплекса гистосовместимости, которые помогают специальным клеткам иммунной системы различать «своих» и «чужаков», защищая организм от инфекций.
Продолжив поиски, ученые обнаружили еще один белок, с которым взаимодействует каспаза-2. Обозначают его английской аббревиатурой FAN, а его полное название – активатор нейтральной сфингомиелиназы. Он управляет производством церамидов – важных компонентов многих липидов (в просторечии часто называемых жирами, хотя жиры – более узкая категория, нежели липиды). Кроме того, FAN контролирует миграцию клеток и производство интерлейкина-6 – молекулы, которая регулирует воспалительные процессы. Другая важная функция FAN – руководить образованием везикул, маленьких внутриклеточных пузырьков, состоящих из того же белково-липидного двухслойного «материала», что и клеточная мембрана. В таких пузырьках различные молекулы могут перемещаться по клетке, «перевариваться» с помощью специальных белков или выбрасываться наружу.
Определить, на какие из этого множества ролей белка FAN влияет каспаза-2, помог современный биологический метод – липидомика. В отличие от своих более популярных «сестер»: протеомики, которая занимается взаимодействиями белков (протеинов), и геномики, изучающей гены и геномы, — липидомика помогает построить сети реакций, в которые вовлечены липиды. Именно эти реакции были важны для понимания работы FAN, функции которого так тесно с ними связаны.
«Совместная работа исследователей МГУ и Каролинского института (Швеция) позволила, используя липидомику, исключить участие каспазы-2 в образовании церамидов, но установить, что взаимодействие каспазы-2 с FAN отвечает за регулирование выхода из клетки интерлейкина-6, размер везикул и скорость миграции клеток, – суммирует выводы исследования Борис Животовский. – Последнее принципиально важно для понимания процесса метастазирования опухоли».
На первый взгляд кажется непонятным, какое отношение FAN может иметь к образованию метастаз – вторичных очагов роста опухоли. Но миграция клеток, которую упоминает ученый, такой же двоякий процесс, как и усиленное их деление, пролиферация. С одной стороны, оба они важны для роста тканей и заживления ран. Но ускоренные без надобности пролиферация и миграция могут сослужить организму и плохую службу, помогая раковой опухоли расти и добираться в новые и новые части организма. В ходе исследования ученые экспериментально доказали, что каспаза-2 через взаимодействие с FAN не ускоряет деление клеток, но помогает им двигаться быстрее. Теоретически, если научиться правильно выключать взаимодействие каспазы-2 и FAN, то можно замедлить процесс образования метастаз, а его включение помогло бы улучшить заживление ран.
Перед применением этого подхода на практике нужно удостовериться, что другие многочисленные функции обоих белков не слишком пострадают от подобного лечения. Как мы помним, открытое в ходе этой же работы взаимодействие каспазы-2 с FAN влияет и на формирование везикул. Подавив действие каспазы-2, ученые убедились, что без этого белка внутриклеточные пузырьки сильно увеличивались в размере. Такая особенность везикул уже была ранее известна как проявление синдрома Чедиака-Хигаши, при котором у человека возникает светобоязнь, нервный тик и нарушения работы иммунной системы. Поэтому только дальнейшие исследования покажут, можно ли бороться с метастазами через подавление связывания каспазы-2 с FAN без вреда для других функций обоих белков.
