Адаптация клеток к изменениям в количестве доступных питательных веществ — важнейший фактор, обеспечивающий жизнедеятельность. Тем не менее, некоторые клетки в значительной степени зависят от глутамина, аминокислоты, выполняющей ключевую функцию в клеточном обмене веществ. Данное вещество снабжает клетки необходимыми компонентами для создания белка и ДНК, и при его отсутствии клетки теряют способность к делению.
Именно так проявляется поведение раковых клеток: «глютаминовая зависимость» – известная слабость опухолей, однако многие злокачественные образования способны ее преодолевать. В ходе исследования, опубликованном в журнале Molecular Cell, команда, возглавляемая Алексисом Журденом, доцентом кафедры иммунобиологии биолого-медицинского факультета Unil, продвигает понимание клеточных механизмов, которые до сих пор были плохо изучены.
В ходе исследований было установлено наличие молекул, насыщенных углеродом, в том числе пирувата, которые обеспечивают возможность деления клеток даже при отсутствии глутамина. Проведенные опыты продемонстрировали, что для реализации этого эффекта требуется митохондриальный фермент – пируват-карбоксилаза, для нормальной работы которого необходим витамин B7, известный также как биотин. В отсутствие этого витамина фермент теряет активность, и процесс деления клеток прекращается. Следовательно, биотин выступает в роли своеобразной «метаболической лицензии», благодаря которой пируват может вовлекаться в энергетические процессы клеток и компенсировать дефицит глутамина.
Ученые также выявили ранее неизученную функцию FBXW7 — ген, который связан со многими видами рака. «При мутации FBXW7 — а это нередко наблюдается при определенных формах онкологических заболеваний — пируваткарбоксилаза снижает свою активность, пируват теряет способность к эффективному использованию, и клетки приобретают зависимость от глутамина», — рассказывает Мириам Лиши, первый автор публикации. Исследователи продемонстрировали, что некоторые мутации FBXW7, обнаруженные у пациентов вещества непосредственно провоцируют развитие этой метаболической зависимости.
В статье также дается объяснение, почему некоторые методы лечения, направленные на глутамин, оказываются неэффективными: злокачественные клетки способны активировать альтернативные метаболические процессы. По мнению Алексиса Журдена, старшего автора исследования, в будущем эта работа может способствовать более глубокому пониманию метаболических слабостей раковых клеток и позволит создавать новые методы лечения, учитывающие их способность адаптироваться к изменяющимся условиям, в том числе за счет одновременного воздействия на различные метаболические пути.
[Фото: xb100 / Freepik.com]