Шелк паука однажды можно будет использовать для лечения рака. Новое исследование
Рак является одновременно одним из самых распространенных и разрушительных заболеваний в нашем обществе. Таким образом, разработка новых способов лечения — непреходящая научная задача
Белок под названием p53 играет ключевую роль в иммунном ответе организма на рак и поэтому представляет собой интересную мишень для лечения рака. В частности, наши тела полагаются на р53, чтобы предотвратить бесконтрольный рост и деление раковых клеток. Еще р53 называют «хранителем генома», потому что он может остановить превращение клеток с поврежденной ДНК в раковые клетки. По сути, он отключает клетку, если обнаруживает какое-либо повреждение, которое может привести к перерастанию клеток в опухоли.
Фото: https://web-zoopark.ru/
Если р53 отсутствует или поврежден, то это приводит к около 60% всех видов рака. Таким образом, введение интактного белка р53 в раковые клетки было бы элегантным способом лечения болезни. Однако это сложнее, чем кажется: р53 является относительно большим и гибким белком, что означает, что наши клетки не производят его в больших количествах, он может легко слипаться и перестать работать, и он быстро расщепляется после того, как был произведен.
Чтобы найти возможное решение этой проблемы, мы рассмотрели, как природа поступает с подобными белками. Несколько неожиданно оказалось, что спидроины – белки, которые пауки превращают в шелк, немного похожи на p53. Они тоже большие, гибкие и легко слипаются. Но в отличие от p53, они покрыты небольшой компактной частью (называемой доменом), которая очень стабильна и может быть легко получена с помощью механизмов производства клеточных белков.
В нашем исследовании, которое недавно было опубликовано в журнале Structure, мы прикрепили небольшой участок белка шелка паука — домен — к белку p53 человека. Когда мы ввели этот «слитый белок» в клетки в лаборатории, мы обнаружили, что клетки производят его в очень больших количествах. Чтобы понять почему, мы проанализировали белок с помощью электронной микроскопии, компьютерного моделирования, ядерного магнитного резонанса и масс-спектрометрии. Эти эксперименты говорят нам, где расположены различные части белка и как они работают вместе, как части робота.
Оказалось, что самая гибкая часть белка р53 обернута вокруг домена паучьего шелка, как нить вокруг веретена. «Сворачивая» белок таким образом, домен шелка паука вытягивал его из механизма клеточного производства, и в результате производилось больше белка.
Чтобы проверить, активен ли белок p53 шелка паука, мы поместили его в раковые клетки, которые содержат так называемые «гены-репортеры», которые заставляют клетку светиться, если p53 включает гены, которые останавливают рост клетки. К нашему удивлению, слитый белок давал более сильный ответ, чем обычный p53, а это означает, что в принципе мы могли бы использовать домен шелка паука для увеличения способности p53 отключать раковые клетки.
Фото: https://360tv.ru/
Ни одно из наших открытий до сих пор не является новой терапией рака. Но они открывают новые возможности: мы могли бы использовать эти знания для разработки новых белковых доменов, которые сделают p53 менее гибким и более простым в производстве.
Если мы доставим РНК, генетический «чертеж» того, как сделать p53, в клетки, мы сможем включить модифицированные домены шелка паука, чтобы увеличить способность клеток производить белок.
В качестве следующих шагов мы проверим, насколько хорошо здоровые человеческие клетки переносят белки шелка пауков, и продлевает ли это добавление срок службы белка p53 внутри клеток.
Автор: Майкл Ландре, научный сотрудник отдела микробиологии, биологии опухолей и клеток Каролинского института
Белок под названием p53 играет ключевую роль в иммунном ответе организма на рак и поэтому представляет собой интересную мишень для лечения рака. В частности, наши тела полагаются на р53, чтобы предотвратить бесконтрольный рост и деление раковых клеток. Еще р53 называют «хранителем генома», потому что он может остановить превращение клеток с поврежденной ДНК в раковые клетки. По сути, он отключает клетку, если обнаруживает какое-либо повреждение, которое может привести к перерастанию клеток в опухоли.
Если р53 отсутствует или поврежден, то это приводит к около 60% всех видов рака. Таким образом, введение интактного белка р53 в раковые клетки было бы элегантным способом лечения болезни. Однако это сложнее, чем кажется: р53 является относительно большим и гибким белком, что означает, что наши клетки не производят его в больших количествах, он может легко слипаться и перестать работать, и он быстро расщепляется после того, как был произведен.
Чтобы найти возможное решение этой проблемы, мы рассмотрели, как природа поступает с подобными белками. Несколько неожиданно оказалось, что спидроины – белки, которые пауки превращают в шелк, немного похожи на p53. Они тоже большие, гибкие и легко слипаются. Но в отличие от p53, они покрыты небольшой компактной частью (называемой доменом), которая очень стабильна и может быть легко получена с помощью механизмов производства клеточных белков.
В нашем исследовании, которое недавно было опубликовано в журнале Structure, мы прикрепили небольшой участок белка шелка паука — домен — к белку p53 человека. Когда мы ввели этот «слитый белок» в клетки в лаборатории, мы обнаружили, что клетки производят его в очень больших количествах. Чтобы понять почему, мы проанализировали белок с помощью электронной микроскопии, компьютерного моделирования, ядерного магнитного резонанса и масс-спектрометрии. Эти эксперименты говорят нам, где расположены различные части белка и как они работают вместе, как части робота.
Оказалось, что самая гибкая часть белка р53 обернута вокруг домена паучьего шелка, как нить вокруг веретена. «Сворачивая» белок таким образом, домен шелка паука вытягивал его из механизма клеточного производства, и в результате производилось больше белка.
Чтобы проверить, активен ли белок p53 шелка паука, мы поместили его в раковые клетки, которые содержат так называемые «гены-репортеры», которые заставляют клетку светиться, если p53 включает гены, которые останавливают рост клетки. К нашему удивлению, слитый белок давал более сильный ответ, чем обычный p53, а это означает, что в принципе мы могли бы использовать домен шелка паука для увеличения способности p53 отключать раковые клетки.
Что теперь?
Ни одно из наших открытий до сих пор не является новой терапией рака. Но они открывают новые возможности: мы могли бы использовать эти знания для разработки новых белковых доменов, которые сделают p53 менее гибким и более простым в производстве.
Если мы доставим РНК, генетический «чертеж» того, как сделать p53, в клетки, мы сможем включить модифицированные домены шелка паука, чтобы увеличить способность клеток производить белок.
В качестве следующих шагов мы проверим, насколько хорошо здоровые человеческие клетки переносят белки шелка пауков, и продлевает ли это добавление срок службы белка p53 внутри клеток.
Автор: Майкл Ландре, научный сотрудник отдела микробиологии, биологии опухолей и клеток Каролинского института
