Особенности клеток, связанные с раком, формируются иначе, чем считалось ранее

Ученые из Северо-Западного университета обнаружили, что параспеклы — важные конденсаты в ядре клеток многих систем органов — формируются по механизму, отличному от общепринятого. Это открытие может в будущем помочь в разработке новых противораковых препаратов.

Конденсаты регулируют практически все клеточные функции. Новое понимание формирования параспеклов, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, также может быть применимо для предсказания поведения многих других подтипов конденсатов.

Клетка содержит около 10 миллиардов биологических частиц, организованных в компартменты. Некоторые из них, как митохондрии, окружены мембранами, а конденсаты образуются, когда определенные молекулы притягиваются друг к другу.

Новый механизм формирования

Исследование показало, что белки в параспекле предпочитают связываться с одной и той же частью молекулы РНК, а не с разными её участками. Это создает конкуренцию, которая и определяет пространственное расположение белков, формируя слои параспекла.

"Наша работа впервые показала, как комбинации взаимодействий белок-РНК и белок-белок создают сложную молекулярную «логику», диктующую форму конденсата", — сказал руководитель исследования, клеточный биолог Уилтон Т. Снид, Ph.D.

Молекулярная «логика» конкуренции

Эту «логику» можно сравнить с детьми у буфета, где есть только мороженое и брокколи. Все сначала хотят мороженое, но старшие дети оттесняют младших, и тем приходится «довольствоваться» брокколи.

"Наблюдатель может сделать ложный вывод, что младшие любят брокколи, а старшие — мороженое. Но если убрать мешающие факторы, окажется, что все стремятся к мороженому, а некоторые просто вынуждены выбирать брокколи", — пояснил соавтор Кришна Шринивас, Ph.D.

Эксперимент и моделирование

Исследование объединило экспериментальные и вычислительные подходы. Лаборатория Снида использовала бесклеточную реконституцию для сборки параспеклоподобных конденсатов из очищенных белков и фрагментов РНК. Затем, на основе этих данных, в лаборатории Шриниваса были созданы компьютерные модели биохимических взаимодействий.

Значение для медицины

Параспеклы важны для нормальной работы сердечно-сосудистой, иммунной и центральной нервной систем. Их дисфункция связана с ростом и метастазированием многих видов рака. Без понимания их молекулярного устройства создание терапий, нацеленных на параспеклы, было невозможно.

"Наша работа вносит важный вклад в эту цель. Учитывая важность параспеклов, наши результаты могут повлиять на работу ученых по всему миру и однажды помочь в разработке новых лекарств от рака", — отметила соавтор Эми С. Гладфелтер, Ph.D.

Дальнейшие исследования будут направлены на изучение особенностей белковых последовательностей, которые вызывают наблюдаемую конкуренцию, и на то, как параспеклы регулируют экспрессию генов.