Генетические мутации – не единственное, что может помешать белку PTEN выполнять свою работу по подавлению опухолей. Исследователи из Джона Хопкинса теперь обнаружили, что четыре небольших химических метки, прикрепленные (обратимо) к хвосту белка, могут иметь тот же эффект, и они говорят, что их открытие может предложить новый путь для разработки лекарств, чтобы поддерживать работу PTEN.
В отчете, опубликованном 9 июля в журнале eLife, ученые Джона Хопкинса описывают, как кластер из четырех фосфатных групп, впервые обнаруженный 13 лет назад и связывающийся с хвостом PTEN, контролирует его активность.
"Теперь, когда мы знаем, как эти фосфатные метки участвуют в регуляции активности PTEN, могут быть доступны новые варианты для лекарств, которые им мешают," говорит Филип А. Коул, М.D., Ph.D., E.K. Маршалл и Томас Х. Марен, профессор и директор факультета фармакологии и молекулярных наук Медицинской школы Университета Джона Хопкинса.
Помимо фосфатных меток, мутации в генах, кодирующих белок, могут вызывать постоянное включение или отключение некоторых видов активности белка. Коул отмечает, что мутации, которые деактивируют PTEN, часто приводят к раку, потому что задача PTEN – предотвратить слишком сильное деление клеток. Но бывают случаи, когда клетке необходимо делиться, чтобы заменить мертвые клетки, поэтому ученые знали, что должен существовать естественный механизм для выключения PTEN, и выдвинули гипотезу, что ответственны за это фосфаты на ее хвосте, как и в других белках.
Чтобы понять суть вопроса, команде Джонса Хопкинса пришлось преодолеть технические препятствия, в том числе разработать специальную версию PTEN, в которой фосфаты были постоянно связаны с хвостом.
"Нам пришлось синтезировать хвост PTEN в лаборатории, а затем совместить его с остальным PTEN, который был произведен клетками насекомых," говорит Дэвид Болдук, аспирант лаборатории Коула и ведущий автор статьи. "Как только мы преодолели это препятствие, мы смогли узнать намного больше о том, как фосфаты регулируют PTEN."
Вооружившись разработанным белком, команда проанализировала его форму, расположение в клетках и его активность – задачи, которым помогли миниатюрные рентгеновские аппараты и биохимические тесты, которые пролили свет на то, как PTEN взаимодействует с другими объектами, такими как PIP3, жирная кислота. как молекула, расположенная внутри внешней оболочки клетки.
Команда обнаружила, что когда на хвосте PTEN нет фосфатов, он находится в своей активной форме и удаляет фосфатную метку из PIP3. Потеря фосфата изменяет активность PIP3 и вызывает цепную реакцию воздействия на другие важные регуляторные белки, что в конечном итоге подавляет деление и миграцию клеток, которые являются смертельными аспектами прогрессирования опухоли.
Коул объясняет, что, когда клетке необходимо делиться, другой белок, чаще всего CK2, добавляет фосфаты к хвосту PTEN, вызывая изменение его формы и местоположения. Его хвост изгибается на остальной части белка и не позволяет ему взаимодействовать с PIP3 во внешней оболочке клетки, поэтому PTEN оказывается неактивным в заполненной жидкостью середине клетки. Когда фосфаты удаляются, PTEN перемещается во внешнюю оболочку, где он удаляет фосфатную метку из PIP3, чтобы инициировать цепную реакцию, подавляющую образование опухоли.
"Хвост PTEN фактически имеет конкуренцию между связыванием с самим собой и связыванием с внешней оболочкой клетки, где расположен PIP3," объясняет Болдук. "Любое лекарство, которое может предотвратить связывание хвоста, может также поддерживать активность PTEN в борьбе с опухолями."
По словам Коула, у многих онкологических больных наблюдается избыток CK2, белка, который добавляет фосфаты в PTEN и выключает его. Таким образом, повышение активности PTEN может быть полезно не только для пациентов с дефектным PTEN, но и для пациентов с вызывающими рак мутациями в других белках.