Ферменты «инь и ян», эволюционировавшие миллиарды лет, защищают от рака

Исследователи из Университета Данди обнаружили важную особенность двух ферментов — PP1 и PP2A, которые эволюционировали миллиарды лет и контролируют множество функций организма, включая критическую роль в предотвращении рака.

Команда под руководством доктора Адриана Саурина изучала эти ферменты, жизненно важные для процесса деления клеток (митоза). При ошибках в митозе, когда ДНК распределяется между дочерними клетками неравномерно, могут возникать такие заболевания, как рак.

Клетка использует два класса ферментов — киназы и фосфатазы — для контроля деления. Киназы включают сигналы, а фосфатазы (к которым относятся PP1 и PP2A) — выключают. Роль фосфатаз была менее понятна.

Генетические эксперименты показали, что PP1 и PP2A на удивление похожи: удаление одного фермента можно компенсировать добавлением другого. Это было загадкой, так как оба фермента сохранились в процессе эволюции у почти всех живых существ, что указывало на их уникальную и важную роль.

Ключевое различие обнаружилось в их реакции на фосфат — органическое химическое соединение, которое оба фермента удаляют с белков. Оказалось, что фосфат может активировать PP2A, но подавлять активность PP1.

«Это было невероятно захватывающее открытие. Не то, что они реагируют противоположным образом — это было известно — а то, что это было единственное различие, которое мы смогли обнаружить между этими ферментами», — пояснил доктор Саурин.

Компьютерное моделирование подтвердило, что такие идентичные, но противоположно реагирующие на входные сигналы ферменты могут производить разные эффекты в клеточном делении, не выполняя при этом уникальных действий.

«Эти ферменты так похожи в том, что они делают, но с точки зрения реакции на фосфорилирование они действительно являются "инь и ян". Это критически важно для деления клеток и, вероятно, для многих других клеточных процессов».

Это противоположное реагирование и объясняет, почему оба фермента так хорошо сохранились в эволюции: клеткам абсолютно необходимо таким образом включать и выключать фосфатазы.

Следующий важный вопрос — почему этим противоположным ферментам необходимо работать вместе для защиты клеток от рака. Ответ на него может дать ключи к пониманию развития рака и открыть новые пути для лечения.

Исследование опубликовано в журнале Cell Reports.