Ученые открыли новый механизм развития рака
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Исследователи из Университета Северной Каролины (UNC) в Чапел-Хилл и Комплексного онкологического центра UNC имени Линебергера открыли биофизический механизм, который активирует определенные гены, что приводит к развитию рака.
Они показали, что мутация, объединяющая два неродственных гена, способствует запуску физического процесса разделения фаз, подобного тому, который имеет место при соединении двух несмешивающихся жидкостей, например масла и воды. При разделении фаз внутри ядра клетки формируются компартменты — ячейки с различными физическими свойствами, которые могут способствовать развитию рака.
"Разделение фаз и его роль в развитии рака были недостающим фрагментом головоломки в понимании этого заболевания", — приводятся в пресс-релизе Центра Линебергера слова руководителя исследования доктора Грега Вана (Greg Wang), доцента кафедры биохимии, биофизики и фармакологии Медицинской школы UNC.
По мнению авторов, это открытие, связывающее разделение фаз с образованием рака, позволяет по-новому взглянуть на сложный, многоэтапный процесс, соединяющий биологию и физику.
Чтобы помочь расшифровать этот процесс, исследователи провели лабораторные эксперименты на раковых клетках, несущих общий слитый ген под названием NUP98-HOXA9. Это аномальное слияние обнаруживается в клетках крови пациентов, у которых развивается лейкемия.
"Поскольку подобные слияния генов наблюдались и при других злокачественных новообразованиях, механизм, который мы открыли, может объяснить и другие типы рака, — говорит еще один участник исследования Дуглас Фанстиэль (Douglas Phanstiel), доцент кафедры клеточной биологии и физиологии Медицинской школы UNC. — Мы считаем, что наши открытия помогут создать инновационные методы для борьбы с раковыми клетками".
В белках, продуцируемых NUP98-HOXA9, есть неструктурированные участки, известные как внутренне неупорядоченные области, или IDR. Роль IDR до сих пор оставалась загадкой, но исследователи показали, что IDR способствуют разделению фаз "жидкость — жидкость" для белков NUP98-HOXA9, когда они достигают критических концентраций в ядре, в результате чего комплекс NUP98-HOXA9 становится фазированным, или компартментализированным.
"Разделение фаз "жидкость — жидкость" изменяет поведение белков NUP98-HOXA9, и заставляет их гораздо сильнее связываться с генами-мишенями, — объясняет первый автор статьи доктор Чон Хён Ан (Jeong Hyun Ahn), научный сотрудник UNC. — Связывание ДНК белков NUP98-HOXA9, когда они разделены на фазы, генерирует уникальный паттерн, называемый суперэнхансером. Более сильное связывание белков NUP98-HOXA9 с ДНК приводит к усилению активности этого фактора, который лежит в основе формирования агрессивного рака крови".
Теоретически, считают авторы, можно создать лекарство, которое будет разрушать или растворять разделенные на фазы жидкие капли, образованные NUP98-HOXA9.
"Мы надеемся изучить возможные терапевтические агенты, нацеленные на разделение фаз, поскольку мы знаем, что этот процесс также может влиять на нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, где бляшки, которые накапливаются в головном мозге, могут быть частично связаны с разделением фаз "жидкость — жидкость", — отмечает Ван.
Пока все эксперименты ученые выполняли в лаборатории, но они надеются в ближайшее время проверить, как работает открытый ими механизм на живых организмах.