Американские ученые из Онкологического центра им. М.Д.Андерсона при Университете Техаса недавно обнаружили фермент, который помогает злокачественным опухолям головного мозга расти и распространяться, несмотря на то, что окружающая среда будто бы этому не способствует (из-за небольшого количества кислорода и питательных веществ).

Всемирная организация здравоохранения различает более 120 типов опухолей головного мозга. Это довольно распространенное заболевание. Так, например, в США насчитывается свыше 700 тыс. человек с первичной опухолью мозга. Ежегодно почти у 80 тыс. американцев диагностируют рак мозга.

Всем раковым клеткам для того, чтобы расти и распространяться нужно питаться. В этом они схожи со здоровыми клетками. Ни раковые, ни здоровые клетки не могут обойтись без питательных веществ и кислорода. Но некоторые злокачественные опухоли иногда локализуются там, где для них мало пищи.

CRISPR

Как выживают и распространяются раковые клетки?

Ответ на этот вопрос сумели найти американские ученые из Онкологического центра им. М.Д.Андерсона при Университете Техаса. Оказывается, все дело в специальном ферменте ACSS2. Благодаря этому ферменту злокачественная опухоль лучше усваивает ацетат натрия, клеточную соль, которая является хорошим поставщиком углерода при недостатке глюкозы. Для роста и распространения раковых опухолей больше подходит глюкоза, но ее часто в местах воспаления бывает очень мало. Поэтому раковые клетки питаются углеродом, получая его из ацетата натрия.

Ученым уже давно известно про негативную роль ацетата натрия в развитии раковых клеток. Если заблокировать поступление питательных веществ в злокачественную опухоль по этому пути, то это приведет к предотвращению ее роста и смерти раковых клеток. Правда, пока ученые, несмотря на новейшие технологии, так и не научились блокировать этот путь поступления питательных веществ в опухоли.

Также пока не удалось понять, каким образом фермент ACSS2 попадает из цитозола, жидкого содержимого клетки, в ее ядро во время ядерной транслокации. Если остановить материальный обмен между клеточным ядром и цитоплазмой клетки фермента ACSS2, то раковые клетки погибнут.

«При поглощении глюкозы и ацетата образуется соединение ацетил-КоА, чья главная функция заключается в доставке атомов углерода с ацетил-группой в цикл трикарбоновых кислот, чтобы они были окислены и выделилась энергия. Но как ацетил-КоА воспроизводится при недостатке питательных веществ – нам пока еще не известно. Мы выяснили только принцип того, как это происходит. Причем фермент ACSS2, оказывается, играет важную роль в экспрессии генов в этих условиях», – говорит Чжиминь Лу из Университета Техаса.

ACSS2 производит клеточные структуры, помогающие развитию раковых клеток

Американские ученые для выявления функций фермента ACSS2 в ацетилировании гистонов при помощи образования соединения ацетил-КоА применили технологию редактирования генов под названием CRISPR. Гистоны являются классом ядерных белков, занимающиеся упаковкой нитей ДНК в ядре и в эпигенетической регуляции всех трех ядерных процессов.

технология редактирования генов CRISPR и рак

Ацетилирование гистонов имеет огромное значение в модуляции структуры хроматина при активации транскрипции. Это главная часть экспрессии генов. Видоизменение гистонов с использованием метаболического фермента влияет на развитие опухолей.

«Благодаря» ACSS2 в организме человека производятся лизосомы, крошечные органеллы, в полости которых поддерживается кислая среда и содержатся растворимые гидролитические ферменты. Давно известно, что лизосомы способствуют развитию опухоли. Кроме того, ACSS2 значительно усиливает аутофагию, процесс, когда клетки «съедают» сами себя. При аутофагии лизосомы получают и перерабатывают основные питательные вещества.

Мало того, фермент ACSS2 такой агрессивный, что при недостатке питательных веществ он двумя способами перепрограммирует метаболизм раковой клетки, чтобы она смогла выжить и распространиться. В частности, этот фермент ускоряет процесс аутофагии и еще раз использует продукты, уже переваренные лизосомами.

Это свидетельствует о взаимосвязи между перепрограммированием метаболизма и экспрессией генов в раковых клетках. Ученые сделали вполне справедливый вывод, что замедление ядерной функции ACSS2 и метаболического пути при котором глюкоза превращается в энергию, является перспективным методом лечения рака.

Таким образом, американские ученые, видимо, нашли новые возможности лечения раковых опухолей, но необходимы еще дальнейшие эксперименты в этом направлении. Результаты этого исследования недавно были опубликованы в медицинском журнале Molecular Cell.

Источник

Читайте также: