Как взаимосвязаны голодание, рак и диабет
Ученые Института биологических исследований Солка (Сан-Диего), работающие под руководством Рубина Шоу (Reuben Shaw), утверждают, что им известно, какие механизмы используют многие, а может быть и все организмы для сохранения энергии в условиях недостатка питания.
Авторы продемонстрировали, что если клетки млекопитающего чувствуют, что запасы глюкозы и других питательных веществ иссякают, они подавляют активность белка raptor, что приводит к замедлению их роста. Это исследование не только проливает свет на стратегию выживания, используемую как простыми, так и сложными организмами, но и открывает неожиданную взаимосвязь между раком и диабетом.
Специалистам было известно, что при нарушении этой схемы голодающие клетки продолжают делиться до тех пор, пока не расходуют все ресурсы и не погибнут. Авторы хотели выяснить, все ли компоненты этого механизма идентифицированы.
В экспериментах на мышиных и человеческих клетках они установили, что если клетки культивировать в условиях недостатка питательных веществ, происходит активация фермента AMPK, присоединяющего фосфатную группу к белку raptor. При этом происходит инактивация не только этого белка, но и стимулирующего рост клеток белка mTOR, функционирование которого зависит от активности белка raptor. В результате деление клеток прекращается, и они переходят в режим экономии энергии, продолжающийся до улучшения условий.
Ранее авторы продемонстрировали, что активность фермента AMPK регулирует важный с биохимической точки зрения белок LKB1, известный как супрессор опухолевого роста. Утрата функциональности способствует формированию доброкачественных опухолей гамартом и некоторых типов рака легких и толстого кишечника. Для большинства таких опухолей характерны высокие уровни нерегулируемой активности белка mTOR.
В рамках последней работы авторы пытались выяснить, каким образом мутации LKB1 приводят к развитию рака. В поисках неизвестных компонентов этого механизма они проанализировали коллекцию белковых фрагментов, фосфорилируемых ферментом AMPK, и идентифицировали подходящий на эту роль белок raptor. Интересным является тот факт, что небольшой фрагмент этого белка сохранился неизменным у огромного количества видов, начиная от слизевиков (миксомицетов) и заканчивая человеком.
Результаты биохимических исследований показали, что AMPK действительно непосредственно фосфорилирует raptor в условиях энергетического кризиса, что снижает активность mTOR и предотвращает деление голодающих клеток и их гибель от истощения.
С клинической точки зрения результаты этой работы также имеют огромное значение, т.к. широко используемый для снижения уровня сахара в крови препарат метформин активирует AMPK. Таким образом, механизм LKB1/AMPK обеспечивает молекулярную взаимосвязь между диабетом и раком и объясняет характерный для больных диабетом 2 типа повышенный риск развития злокачественных опухолей.
Авторы планируют продолжить свои исследования и, в первую очередь, получить ответы на следующие вопросы: «Могут ли мутации компонентов механизма LKB1/AMPK лежать в основе развития обеих рассматриваемых патологий»? и «Могут ли какие-либо противодиабетические препараты помочь в борьбе со злокачественными новообразованиями»?
Портал «Вечная молодость» www.vechnayamolodost.ru по материалам ScienceDaily
29.04.2008