Новый подход к изучению молекулярных драйверов рака
Исследование, выявляющее новые возможности для преодоления конвергенции со сложными ферментами — киназами, позволило лучше понять маркеры и драйверы пролиферации раковых клеток. Работа открывает путь для новых подходов к изучению молекулярных драйверов таких заболеваний, как рак.
Исследование "CDK6 activity in a recurring convergent kinase network motif" (Авторы: Кристина Ганджеми, Рахкеш Сабапати и Харальд Яновяк) опубликовано в The FASEB Journal.
Киназы — семейство белков, которые добавляют фосфаты к другим молекулам в процессе фосфорилирования, меняя функцию своих субстратов (белков-мишеней). В организме человека более 500 киназ фосфорилируют около 15% всех белков. Однако более одной киназы может фосфорилировать один и тот же субстрат на одном или разных сайтах. Это явление называется конвергенцией, и оно часто затрудняет изучение конкретной киназы или субстрата.
Понимание сложной сети киназ важно, поскольку их дисрегуляция может управлять болезнью, например, выживанием и распространением раковых клеток или их устойчивостью к терапии.
Исследователи из лаборатории Яновяка в Университете Флиндерс проанализировали, насколько распространена конвергенция среди всех человеческих киназ, и использовали эти данные для её экспериментального изучения. Пример — тесно связанные циклин-зависимые киназы 4 и 6 (CDK4/6).
"Многие киназы, особенно белки клеточного цикла, такие как CDK4/6, являются драйверами пролиферации раковых клеток и лекарственной устойчивости. Наша цель — найти новые пути для их более эффективного изучения", — говорит Кристина Ганджеми.
Вычислительный анализ показал, что конвергентные отношения "киназа-субстрат" (cKSRs) широко распространены и затрагивают:
- Более 80% всех человеческих киназ.
- Более 24% всех субстратов.
- Также часто встречается фосфорилирование одного сайта субстрата разными киназами.
Анализ ко-экспрессии выявил, что cKSRs часто экспрессируются в одном типе клеток. Например, конвергентные серин/треониновые киназы ко-экспрессируются в более чем 70% проанализированных человеческих клеточных линий.
Используя эти данные, исследователи изучили прототипическую конвергентную пару CDK4/6, которые фосфорилируют белок ретинобластомы (RB) на перекрывающихся сайтах. Наличие любой из этих киназ обычно достаточно для фосфорилирования RB, что мешает анализу активности другой. Кроме того, существуют ингибиторы CDK4/6, но нет специфичных только для CDK6 или CDK4.
Учёные сверхэкспрессировали CDK6 в линии клеток рака молочной железы, но этого оказалось недостаточно для детекции её активности, так как RB уже был высоко фосфорилирован CDK4. Тогда они применили ингибитор CDK4/6, который, как было показано ранее, вызывает опосредованную CDK6 устойчивость к ингибитору. Комбинация сверхэкспрессии CDK6 с обработкой ингибитором позволила детектировать зависимое от CDK6 фосфорилирование RB.
Этот метод можно использовать для изучения эффекта модуляторов белка на функцию CDK6, тестирования инженерных версий киназы или исследования мутаций, которые могут вызывать болезнь.
"Наряду с разработкой нового метода для изучения CDK6, наш вычислительный анализ может помочь в изучении других cKSRs. Эта работа открывает новые возможности для экспериментального преодоления конвергенции с киназами и приближает нас к более глубокому пониманию киназных сетей и их функций", — заключает Ганджеми.