Изучив тонкости синтеза белков на матрице ДНК, ученые обнаружили новый механизм возникновения раковых опухолей. И поняли, что его можно блокировать. Правда, пока не известно, чем.
Сотрудники массачусетского Института биомедицинских исследований имени Уайтхэда (Whitehead Institute for Biomedical Research) под руководством профессора Ричарда Янга (Richard Young) изучали роль белка c-Мус в транскрипции генов. Протеин и кодирующий его ген -- Мус -- участвуют в синтезе информационной РНК (иРНК) и в репликации (удвоении) ДНК, контролируя выпуск около 80% генетической информации в клетках млекопитающих.
Реализация генетической информации
Вся информация о внешнем виде, болезнях и предрасположенностях организма хранится в информационной (кодирующей) части ДНК. Некоторые характеристики описываются одним «словом», то есть для их кодировки необходим один ген. Большинство других характеристик записаны «фразами» -- несколькими «словами» сразу.
Реализация генетической информации происходит через белки, которые кодируются генами. Чтобы информация проявилась, необходимо, чтобы клетка синтезировала закодированный протеин. Например, чтобы генетическая информация о цвете кожи проявилась, необходимо, чтобы в клетках появились белки -- пигменты.
Основную роль в реализации генетической информации играет процесс синтеза иРНК -- транскрипция. В ходе транскрипции молекула ДНК раскручивается, и фермент РНК-полимераза синтезирует молекулу иРНК. Информационная РНК считывает только смысловую информацию -- об одном белке, поэтому в ней, в отличие от основной матрицы, нет «белых пятен». Рибосомы расшифровывают иРНК, подбирая к каждому коду аминокислоту и комплектуя необходимый белок.
Ученым известно, что белок c-Myc, связываясь с молекулой ДНК, заставляет РНК-полимеразу начинать транскрипцию. Он, подобно репейнику, цепляет РНК-полимеразу и далее следует вместе с ней по раскрученной молекуле ДНК. Завершается процесс, как только РНК-полимераза «спотыкается» о бессмысленный генетический участок. То есть c-Myc включает транскрипцию, а выключается она самостоятельно, когда на пути попадается что-то вроде «лежачего полицейского». В статье «C-Myc regulates transcriptional pause release», опубликованной 30 апреля в журнале Cell, ученые показали данные, согласно которым тот же протеин способен аврально останавливать транскрипцию. А избыточное количество с-Мус может вызвать неконтролируемое размножение клеток -- опухоль.
С-Мус ставит подножки
У 15% онкологических больных в клетках опухоли исследователи обнаруживают избыточное количество белка с-Мус: «Избыточное количества c-Myc -- это сигнальный знак того, что эта клетка опухолевая. Маркер, конечно, не универсальный, но он характерен для большого числа онкологических заболеваний», -- говорит Ричард Янг.
Ученые изучили стволовые клетки и нашли немало молекулярных подтверждений тому, что этот протеин способен останавливать транскрипцию до того, как РНК-полимераза наткнется на «лежачего полицейского» -- бессмысленную последовательность ДНК. Следовательно, c-Myc нарушает синтез белка, и в действие вступают другие факторы, которые бесконечно реплицируют ДНК. Это приводит к тому, что клетки после деления не входят в состояние покоя, а постоянно размножаются.
В эксперименте на стволовых клетках ученые выяснили, что c-Myc подавал стоп-сигнал на 30% активно транскрибируемых генов. Однако Ричард Янг уверен, что таких генов может быть и больше, просто малые количества c-Myc невозможно зарегистрировать. В статье ученые смогли объяснить, как повышенная концентрация белка c-Myc блокирует дифференцировку клеток и помогает соединительной ткани переродиться в стволовые клетки. А тем, в свою очередь, -- в онкологические.
Теперь авторы работы собираются найти лекарство, останавливающее чрезмерную активность белка, который «ставит подножки» нормальной репликации.
