Обнаружены искажённые белковые взаимодействия при раке

Учёные из Университета Эмори выявили широко распространённые искажения в аппарате белковых взаимодействий клетки, вызванные онкогенными мутациями. Они разработали процесс, напоминающий георадар, для картирования скрытого ландшафта возможностей противораковых препаратов.

Результаты опубликованы в журнале Cell.

"Одна из причин, почему мутация является опухолеобразующей, — это изменённая сеть белок-белковых взаимодействий", — говорит ведущий автор Хайан Фу, доктор философии. "Мутация может сформировать новый эпитоп: новую поверхность взаимодействия. Такое изменение одного белкового остатка может перепрограммировать клетку, направляя её по пути онкогенной программы".

Исследователи картировали изменённые белок-белковые взаимодействия, вызванные мутациями в основных генах, ассоциированных с раком, таких как BRAF, AKT1, SPOP и SMAD4. Они назвали эти новые усиленные мутацией взаимодействия "neoPPIs". Исследование привело к идентификации распространённых neoPPIs при раке, выявив потенциальные опухолеселективные мишени для лекарств.

В качестве примера учёные показали, как распространённая мутация в гене BRAF — V600E (встречается в большинстве меланом, а также раков лёгкого и толстой кишки) запускает новое взаимодействие между кодируемым белком BRAF и белком-регулятором редокса KEAP1. В результате мутации и секвестрации KEAP1 раковые клетки производят больше редокс-фермента NQO1. Это создаёт возможность отравить клетки, добавляя соединение, которое фермент превращает в токсичное вещество. Исследователи обнаружили, что клетки с мутацией BRAF были более чувствительны к соединению DNQ (дезоксинибокуин).

Обнаружение взаимодействий через перенос энергии

Исследователи обнаружили изменённые взаимодействия, используя модифицированные белки, изначально полученные из медузы и глубоководной креветки. Учёные могут детектировать, когда два белка сближаются на расстояние до 10 нанометров в живых клетках, используя комбинацию биолюминесценции и флуоресценции (BRET, или резонансный перенос энергии биолюминесценции). Тест на взаимодействие можно проводить в крупных масштабах с помощью робота на тысячах пар белков, связанных с раком.

Для выявления neoPPIs, вызванных изменением одного остатка, исследовательская группа сравнивала способность мутировавшего белка связываться с белком, ассоциированным с раком, с его "диким" типом. Был интегрирован вычислительный алгоритм для выявления взаимодействий, активируемых мутацией. Результаты проверялись с помощью других биохимических и клеточных тестов.

Исследователи расширили это исследование, картировав изменённые белок-белковые взаимодействия в результате мутаций в других генах, связанных с раком, таких как P53, PTEN и EGFR, и сделали данные доступными для научного сообщества. Подход также можно использовать для идентификации мишеней neoPPI, активируемых мутациями, критическими для других заболеваний человека.