Ученые раскрыли тайну механизма контроля роста клеток

Впервые ученые ответили на давний вопрос клеточной биологии о белковом комплексе "KICSTOR–GATOR1", который действует как система контроля внутри клеток, сообщая им, когда расти, а когда остановиться, в зависимости от наличия питательных веществ (особенно аминокислот).

Исследование Университета Монаша, опубликованное в Cell, использовало сверхмощный метод визуализации cryo-EM, чтобы с почти атомарной детализацией показать, что KICSTOR позиционирует GATOR1 так, чтобы он мог выключать рост клеток при нехватке питательных веществ, помогая клетке экономить ресурсы.

Значение для болезней и роста клеток

Открытие дает потенциально трансформирующее новое понимание того, как клетки нашего тела контролируют рост, реагируют на стресс и что может пойти не так при заболеваниях, где эта система ломается, включая рак, метаболические и нейродегенеративные заболевания.

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

"Клеткам нужен белок для роста, но когда клетки неправильно соблюдают баланс между ростом и доступностью питательных веществ, это может привести к неконтролируемому росту клеток или даже к полному их отказу", — сказала доцент Холлс.

"При многих видах рака, например, клетки продолжают расти и делиться, когда у них недостаточно "топлива", вместо того чтобы замедлиться, как это сделали бы здоровые клетки. Проблемы в том же питательном "тормозе" также могут сделать клетки мозга чрезмерно возбудимыми и, как теперь известно, являются основной генетической причиной определенных детских эпилепсий".

"Понимая, как система KICSTOR–GATOR1 помогает клеткам чувствовать, когда они больше не могут поддерживать здоровый рост, мы можем лучше понять, что идет не так при заболеваниях, где контроль роста потерян, например, при раке".

Эволюционная значимость и будущие исследования

Соавтор исследования профессор Эндрю Эллисдон из Института биомедицинских открытий Монаша (BDI) заявил, что результаты заполняют критический пробел в знаниях.

"Система восприятия питательных веществ, построенная вокруг комплекса GATOR1, древняя и консервативна от дрожжей до человека, и у большинства животных она работает вместе с комплексом-партнером KICSTOR. Его сохранение в ходе эволюции подчеркивает, насколько он важен для выживания, но до сих пор ученые не могли увидеть, как два компонента физически соединяются, образуя механизм, останавливающий рост при падении внутреннего уровня белка", — сказал профессор Эллисдон.

"Поскольку этот питательный "тормоз" находится в центре решения клетки — расти или экономить энергию, он связан со многими аспектами здоровья человека: от старения и метаболизма до рака, неврологических расстройств, функции мышц 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 модель 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.