Ученые разгадали давнюю загадку болезней, вызванных неконтролируемым ростом клеток

Впервые ученые ответили на давний вопрос клеточной биологии о партнерстве белков под названием «комплекс KICSTOR-GATOR1», который действует как система контроля внутри наших клеток, сообщая им, когда расти, а когда остановиться в зависимости от доступности питательных веществ (особенно аминокислот).

Исследование Университета Монаша, опубликовано в Клетка, использовал сверхмощный метод визуализации под названием крио-ЭМ чтобы показать с почти атомной детализацией, что KICSTOR позиционирует GATOR1 так, чтобы он мог останавливать рост клеток, когда питательные вещества иссякают, помогая клеткам экономить ресурсы.

Влияние на болезни и рост клеток

Это открытие открывает потенциально преобразующее новое окно в понимание того, как клетки нашего организма контролируют рост, реагируют на стресс и что может пойти не так при заболеваниях, при которых эта система выходит из строя, включая рак, метаболические нарушения и нейродегенеративные заболевания.

Соруководящий автор исследования, доцент Мишель Холлс из Института фармацевтических наук Монаша (MIPS), сказала, что этот ключевой научный момент может помочь определить, как предотвратить переход клеток организма в нерегулируемый режим роста.

«Для роста клеткам необходим белок, но когда клетки не обеспечивают должным образом баланс между ростом и доступностью питательных веществ, это может привести к неконтролируемому росту клеток или даже к полному отказу клеток», — сказал доцент Холлс.

«Например, при многих видах рака клетки продолжают расти и делиться, когда им не хватает топлива, вместо того, чтобы замедляться, как это делают здоровые клетки. Проблемы с тем же тормозом, чувствительным к питательным веществам, также могут сделать клетки мозга чрезмерно возбудимыми и, как теперь известно, являются основной генетической причиной некоторых детских эпилепсий».

«Понимая, как система KICSTOR-GATOR1 помогает клеткам чувствовать, что они больше не могут поддерживать здоровый рост, мы сможем лучше понять, что происходит при заболеваниях, при которых контроль роста теряется, таких как рак».

Эволюционное значение и будущие исследования

Соруководящий автор исследования профессор Эндрю Эллисдон из Института биомедицинских открытий Монаша (BDI) сказал, что полученные результаты заполняют критический пробел в знаниях.

«Система восприятия питательных веществ, построенная вокруг комплекса GATOR1, является древней и сохраняется от дрожжей до человека, и у большинства животных она работает вместе с партнерским комплексом под названием KICSTOR. Ее сохранение в ходе эволюции подчеркивает, насколько она важна для выживания, но до сих пор ученые не смогли увидеть, как два компонента физически соединяются, образуя механизм, который останавливает рост, когда уровень внутреннего белка падает», — сказал профессор Эллисдон.

«Поскольку этот тормоз, чувствительный к питательным веществам, лежит в основе решения клетки расти или сохранять энергию, он связан со многими аспектами здоровья человека: от старения и обмена веществ до рака, неврологических расстройств, мышечной функции и иммунных реакций. Понимание того, как выглядит KICSTOR-GATOR1, дает исследователям структурную основу, необходимую для изучения того, как эта система дает сбой при болезни и как ее можно настроить для улучшения здоровья».

Далее исследователи будут использовать свою структурную схему для более детального изучения того, как комплекс KICSTOR-GATOR1 включается и выключается, как он изменяется при раке и эпилепсии и можно ли безопасно регулировать его активность с помощью новых лекарств для улучшения результатов лечения пациентов.