Мартиносид восстанавливает нарушенный 5-фторурацилом биогенез рибосом, стабилизируя RPL27A

Миелотоксичность — основное дозолимитирующее осложнение химиотерапевтического агента 5-фторурацила (5-FU). Биогенез рибосом — ключевой путь регуляции гемопоэтических стволовых клеток, и его нарушение пагубно для кроветворения. Лечение 5-FU нарушает биогенез рибосом и вызывает гематологическую токсичность.

Мартиносид (MAR) — фенилпропаноидный гликозид, содержащийся в "кровоочищающих" травах китайской медицины. Он проявляет многоуровневый защитный эффект у мышей с вызванной 5-FU миелосупрессией. Ученые подтвердили, что MAR не снижает противоопухолевую эффективность 5-FU против меланомы или рака толстой кишки.

Однако прямые молекулярные мишени MAR и его механизм действия оставались неизвестными. Этим вопросом занялась группа под руководством профессора Рена Суна (Университет Уэстлейк) и научного сотрудника Юшэня Ду (Онкологический институт, Вторая дочерняя больница, Медицинский факультет Университета Чжэцзян).

Идентификация мишени с помощью md-LED

Для изучения механизма действия и разработки новых препаратов фундаментально важно идентифицировать мишени лекарств. Недавно разработанный метод md-LED (mRNA display with a library of even distribution), объединяющий создание библиотеки экзонов человека, mRNA display и высокопроизводительное секвенирование, доказал свою эффективность как полуколичественный метод с низкими трудозатратами для исследования белковых взаимодействий.

Этот метод имеет преимущества перед часто используемым методом аффинной очистки с масс-спектрометрией (AP-MS), включая меньше ложноположительных взаимодействий и возможность определить потенциальные домены связывания.

Результаты исследования

  1. Используя md-LED, команда обнаружила, что ключевой белок-мишень для MAR — рибосомный белок L27a (RPL27A). MAR специфически связывался с областью RPL27A, кодируемой экзонами 4 и 5, с умеренной константой диссоциации (Kd) 16.6 μmol/L. Ключевыми аминокислотами для взаимодействия были идентифицированы R87 и K116.
  2. Исследования in vivo и in vitro показали, что MAR ослабляет вызванное 5-FU снижение уровня белка RPL27A, ингибируя его убиквитинирование по остаткам K92 и K94.
  3. Поскольку рибосомные белки играют ключевую роль в биогенезе рибосом, ученые исследовали влияние MAR и RPL27A на уровень зрелой рРНК, общее содержание рибосомных белков и функцию рибосом в клетках, обработанных 5-FU. MAR успешно восстанавливал сниженное содержание зрелой рРНК в различных клеточных моделях. Лечение MAR приводило к увеличению общего уровня рибосомных белков, повышению количества рибосом и улучшению их функции.

Выводы

Результаты позволяют предположить, что MAR может восстанавливать нарушенный 5-FU биогенез рибосом, связываясь со стабилизируя RPL27A, что способствует восстановлению функции костномозгового кроветворения. Кроме того, это исследование подтвердило, что метод md-LED, основанный на ПЦР-амплификации, может быть дополнением к стратегиям на основе масс-спектрометрии для изучения взаимодействий лекарство-белок.

Исследование опубликовано в журнале Science Bulletin.