(Medical Xpress) – Давно известно, что раковые клетки едят много сахара, чтобы остаться в живых. Фактически, там, где нормальные доброкачественные клетки генерируют энергию за счет использования некоторого количества сахара и большого количества кислорода, раковые клетки практически не используют кислород и много сахара. Многие гены вовлечены в этот процесс, и теперь, в сообщении в выпуске Cell от 27 мая, исследователи из Медицинской школы Университета Джона Хопкинса обнаружили, что этот так называемый эффект Варбурга находится под контролем.
"Оказывается, это механизм прямой связи, при котором белок A включает B, который, в свою очередь, возвращается и помогает A делать больше," говорит Грегг Семенза, М.D., Ph.D., C. Майкл Армстронг, профессор медицины, директор сосудистой программы в Институте клеточной инженерии Хопкинса и член Института генетической медицины МакКьюзика-Натанса. "PKM2 обычно функционирует как фермент, участвующий в метаболизме глюкозы, но в этом случае мы продемонстрировали новую роль в контроле экспрессии генов в раковых клетках."
Почти 20 лет назад исследовательская группа Семенцы обнаружила, что HIF-1 может включать ряд генов, которые помогают клеткам выжить при слишком низком уровне кислорода. Помимо генов, которые способствуют построению новых кровеносных сосудов, HIF-1 также включает гены, участвующие в метаболическом процессе, который превращает глюкозу в энергию. Один из этих генов, пируваткиназа M2 или PKM2, катализирует первую стадию этого метаболического процесса и присутствует только в раковых клетках.
Чтобы выяснить, взаимодействуют ли HIF-1 и PKM2, и если, команда сначала сконструировала клетки, которые имеют или не имеют HIF-1. Они держали их при высоком или низком содержании кислорода в течение 24 часов и обнаружили, что клетки, лишенные кислорода, но содержащие HIF-1, имели больше PKM2, чем клетки без HIF-1, предполагая, что HIF-1 контролирует производство PKM2.
Затем команда спросила, взаимодействуют ли HIF-1 и PKM2 физически друг с другом путем выделения одного из двух белков из клеток; они обнаружили, что вытаскивание одного из них также привело к тому, что другой отправился в путь, показывая, что два белка действительно связываются друг с другом.
Зная, что основная функция HIF-1 заключается в связывании ДНК и включении определенных генов, команда Семенцы затем спросила, помогает ли PKM2 каким-то образом HIF-1 в этом. Они исследовали гены, которые, как известно, активируются HIF-1 при низком уровне кислорода после удаления PKM2, и обнаружили, что без PKM2 меньше HIF-1 было связано с ДНК.
Теперь, вооружившись доказательствами того, что PKM2 помогает HIF-1 включать гены, команда изучила активность генов, непосредственно участвующих в метаболическом пути, который сжигает так много сахара в раковых клетках, и сравнила гены, которые, как известно, активируются HIF-1, с генами, которые не активируются. пострадавший от HIF-1. Удаление PKM2 из клеток не повлияло на гены, не контролируемые HIF-1, но снизило активность генов, контролируемых HIF-1.
"Эти результаты были действительно поразительными," говорит Семенза. "Помимо решения давней загадки эффекта Варбурга, мы также обнаружили, что PKM2 может играть гораздо более широкую роль в развитии рака, чем считалось ранее."