Рак одновременно является одним из самых распространённых и разрушительных заболеваний в нашем обществе. Поэтому разработка новых способов его лечения является важной научной задачей.
Белок под названием p53 отыгрывает ключевую роль в иммунном ответе организма на рак и поэтому представляет собой интересную мишень для лечения рака. В частности, наш организм полагается на р53, чтобы предотвратить бесконтрольный рост и деление раковых клеток.
Изображение: unsplash.com
p53 называют «стражем 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 превращению клеток в опухоли.
До 60% всех видов рака р53 отсутствует или повреждён, что делает его наиболее распространённым признаком рака у человека. Таким образом, введение интактного белка p53 в раковые клетки было бы элегантным способом лечения заболевания.
Однако это сложнее, чем кажется. p53 является относительно большим и гибким белком, что означает, что наши клетки не производят его в больших количествах, он может легко слипнуться и перестать работать, а после своего образования быстро разрушается.
Чтобы найти возможное решение этой проблемы, учёные из Швеции рассмотрели, как природа поступает с подобными белками. Несколько неожиданно оказалось, что спидроины, белки, которые пауки превращают в шёлк, 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 новом исследовании, которое недавно было опубликовано в журнале Structure, специалисты прикрепили небольшой участок белка шёлка паука — домен — к человеческому белку p53. Когда учёные в лаборатории ввели этот «слитый белок» в клетки, они обнаружили, что клетки производят его в очень больших количествах.
Чтобы понять почему так происходит, эксперты проанализировали белок с помощью электронной микроскопии, компьютерного моделирования, ядерного магнитного резонанса и масс-спектрометрии. Эти эксперименты говорят о том, где расположены различные части белка и как они работают вместе, подобно элементам робота.
Оказалось, что самая гибкая часть белка р53 обёрнута вокруг домена паучьего шёлка, как нить вокруг веретена. «Наматывая» белок таким образом, домен шёлка паука вытягивал его из механизма клеточного производства, и в результате производилось больше белка.
Изображение: Juan Gaertner/Shutterstock
Чтобы проверить, активен ли белок p53 шёлка паука, учёные поместили его в раковые клетки, которые содержат так называемые «репортёрные гены», которые заставляют клетку светиться, если p53 включает гены, которые останавливают рост клетки. К удивлению исследователей, слитый белок давал более сильный ответ, чем обычный p53, а это означает, что в принципе вполне можно использовать домен шёлка паука для увеличения способности p53 отключать раковые клетки.
Что теперь?
Ни одно из новых открытий учёных до сих пор не является какой-то новой терапией рака. Но они открывают новые возможности: можно использовать эти знания для разработки новых белковых доменов, которые сделают p53 менее гибким и более простым в производстве.
Если специалисты доставят РНК, генетический «чертёж» того, как сделать p53, в клетки, они смогут включить модифицированные домены шёлка паука, чтобы увеличить способность клеток производить белок.
В качестве следующих шагов учёные хотят проверить, насколько хорошо здоровые человеческие клетки переносят белки паучьего шёлка, и продлевает ли это добавление срок службы белка p53 внутри клеток.
