Как химерные белки, образующие капли, могут способствовать развитию рака

Генетические мутации, предшествующие раку, иногда приводят к образованию химерных белков, состоящих из частей двух разных белков, которые в норме разделены.

Новый обзорный материал рассматривает последние научные данные об определённом классе этих связанных с раком "онкофузионных белков", фокусируясь на тех из них, которые способны образовывать в клетках жидко-подобные капли, называемые "эктопическими конденсатами".

Статья была опубликована 25 апреля в Trends in Cell Biology исследователями из Университета в Буффало Ричу Б. Дэвисом, Махди Мухаммадом Мусой и Прией Р. Банерджи из Департамента физики. Банерджи, Ph.D., — доцент физики, а Дэвис, Ph.D., и Муса, Ph.D., — постдокторанты в лаборатории Банерджи.

В лабораторных экспериментах эктопические конденсаты возникают, когда часть белка, который обычно образует капли, сливается с частью другого белка, обычно находящегося в другом месте клетки. Полученный химерный белок сохраняет некоторые функции обоих исходных белков и способен образовывать капли в "неправильном" месте внутри клеток.

Белковые капли, также известные как "безмембранные органеллы", могут служить центрами биохимической активности, поэтому смещённые капли с аномальными функциями представляют интерес для изучения.

"Одна из важных аудиторий для нашего обзора — исследователи рака", — говорит Муса. "Биофизики, изучающие биомолекулярные конденсаты, могут быть уже знакомы с этими концепциями, но мы хотели поделиться этими идеями с исследователями биологии рака, которые работают непосредственно с образцами пациентов".

Дэвис отмечает, что эктопические конденсаты могут стать привлекательной мишенью для терапии рака, но для этого необходимо лучше понять, как эти химерные белки функционируют в естественных условиях и как они могут перепрограммировать транскрипцию генов, ведущую к развитию рака: "Клетка — очень сложная система. Нам нужны лучшие инструменты для изучения белковых конденсатов в их естественных условиях".

В обзорной статье авторы суммируют новые данные из нескольких недавно опубликованных работ разных исследовательских групп, включая их собственное исследование 2021 года, выполненное вместе с недавней выпускницей Ph.D. по физике UB Таранприт Каур.

Та более ранняя статья, вышедшая в специальном выпуске журнала Protein Science, посвящённом "Биофизике биомолекулярных конденсатов", была сосредоточена на онкофузионном белке семейства FET. Команда показала, как эти эктопические белковые конденсаты могут рекрутировать ключевые молекулярные машины, чтобы изменить баланс регуляции генов.

"Открытие фазового разделения белков изменило наше представление о том, как клетки организуют своё внутреннее пространство", — говорит Банерджи. "По мере появления всё большего количества исследований в этой захватывающей области мы узнаём о роли белковых капель в ключевых биологических процессах, таких как регуляция генов, и их роли в смертельных заболеваниях человека. Основываясь на новых данных из разных лабораторий, мы подозреваем, что подмножество связанных с раком фузионных белков может образовывать новые типы конденсатов, которых нет в нормальных клетках".

"Изучение естественно возникающих фузионных белков и их конденсатов с новыми биологическими функциями важно не только с точки зрения биологии рака, но и с точки зрения белковой инженерии, поскольку понимание того, как работают эти фузионные белки, откроет новые возможности для создания искусственных белков с новыми применениями в биомедицинских науках", — добавляет Банерджи.