CELOWANIE W JEDEN ENZYM MOŻE LECZYĆ RAKA, CUKRZYCĘ I OTYŁOŚĆ

Odkrycie molekularnej akrobatyki kluczowego enzymu komórkowego może doprowadzić do nowych metod leczenia raka i chorób metabolicznych, takich jak otyłość i cukrzyca.

Niedawne odkrycie molekularne ma wiele implikacji terapeutycznych.

Enzym komórkowy nazywa się PI3KC2A i chociaż naukowcy wiedzieli, że kontroluje wiele kluczowych funkcji komórki, nie byli pewni szczegółowych mechanizmów strukturalnych.

Wiedzieli tylko, że enzym kontroluje to, co dzieje się na błonach komórkowych, kiedy otrzymują zewnętrzne sygnały.

Wiedzieli również, że kontroluje wpływ sygnałów na procesy życiowe w komórce.

Procesy te regulują między innymi wzrost, podział i różnicowanie się komórek.

Teraz nowy artykuł, który pojawia się w czasopiśmie Komórka molekularna opisuje po raz pierwszy, jak enzym komórkowy przechodzi ze stanu nieaktywnego wewnątrz komórki do stanu aktywnego w błonie komórkowej.

Naukowcy z Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) w Berlinie, Niemcy, wraz z kolegami z Uniwersytetu Genewskiego w Szwajcarii, od jakiegoś czasu badają PI3KC2A.

Ich nowa praca ujawnia nieznane wcześniej fakty dotyczące kluczowego mechanizmu komórkowego zwanego „wychwytem receptora”. Zakłócenia procesów związanych z tym mechanizmem mają wpływ na choroby, takie jak rak, cukrzyca i inne zaburzenia metaboliczne.

Jeden ze starszych autorów badania, prof. Volker Haucke z FMP, mówi, że ich odkrycia „mogą stanowić bezpośredni cel terapii”.

Błony komórkowe to układy dynamiczne

Błony komórkowe robią o wiele więcej niż tylko utrzymywanie razem zawartości komórek. Gdyby to było wszystko, co robili, byliby tylko obojętnymi skórami; ale bliższe przyjrzenie się ujawnia, że są to dynamiczne systemy, które ściśle kontrolują przechodzenie chemikaliów do iz komórki.

Struktura błony komórkowej została opisana jako „morze lipidów” zawierające pływające skupiska białek, które kontrolują „wybiórczą przepuszczalność” błony.

Lipidy, które są cząsteczkami podobnymi do tłuszczu, są również aktywne w procesie przepuszczania. Działają jako „przełączniki molekularne” dla kaskad sygnałów chemicznych, które są włączane wewnątrz komórek. Wiele z tych kaskad kontroluje podstawowe funkcje, takie jak wzrost, podział i różnicowanie komórek.

Enzymy, takie jak PI3KC2A, odgrywają rolę w produkcji lipidów, które działają jako przełączniki molekularne. Dlatego znalezienie sposobów na skierowanie ich do nich może prowadzić do leków, które mogą interweniować w tych procesach.

Na przykład różnicowanie komórek ma kluczowe znaczenie dla tworzenia nowych naczyń krwionośnych lub angiogenezy, która jest kluczowym etapem wzrostu guza.

Wychwyt receptora

W poprzednich pracach naukowcy odkryli już wiele na temat strukturalnej i biologii komórki procesów związanych z PI3KC2A, w tym jego roli w pobieraniu receptorów.

Ustalili na przykład, że ligandy lub zewnętrzne sygnały chemiczne z zewnątrz komórki stymulują enzym poprzez wiązanie się z białkami powierzchniowymi zwanymi receptorami. Takie ligandy obejmują insulinę i czynniki wzrostu, które wyzwalają kaskady sygnalizacyjne wewnątrz komórek.

Po aktywacji PI3KC2A umożliwia proces zwany endocytozą, w którym małe woreczki lub pęcherzyki przenoszą „receptory związane z ligandami” do wnętrza komórki.

Wewnątrz komórki receptory związane z ligandem wyzwalają kaskady sygnalizacyjne, które kontrolują kluczowe funkcje komórki.

Nowe badanie jest istotne, ponieważ ujawnia szczegółowe zmiany, którym PI3KC2A przechodzi na każdym etapie tego procesu.

Aktywny enzym „rozwija ramiona”

Prof. Haucke wyjaśnia, że jedną z rzeczy, które odkryli, jest to, że kiedy enzym komórkowy lub kinaza jest nieaktywny i spoczywa w komórce, wydaje się „zwinięty w rulon i wyglądający, jakby owinął wokół siebie swoje„ ramiona ””.

On i jego koledzy odkryli również, że enzym staje się aktywny tylko wtedy, gdy dwa składniki błony komórkowej znajdują się w tym samym miejscu w tym samym czasie.

„Kiedy to się dzieje” - mówi - „kinaza rozkłada swoje„ ramiona ”, a każde„ ramię ”wiąże się z jednym z dwóch składników”.

Kilka sekund po tym proces się rozpocznie. Enzym zaczyna wytwarzać wiele lipidowych cząsteczek sygnałowych, które następnie wyzwalają „wychwyt aktywowanych receptorów sygnałowych” do wnętrza komórki. Z kolei uruchomili kaskady, które regulują wzrost, podział i różnicowanie komórek.

Zespół planuje teraz zidentyfikować potencjalne cząsteczki, które twórcy leków będą mogli kontynuować.