Ученые, изучающие молекулу, которая, как известно, играет роль в определенных типах рака и нейродегенеративных расстройствах, получили новый мощный инструмент для изучения этого соединения благодаря исследованиям, проведенным в Университете Индианы.
Исследование, опубликованное 23 января в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что экстремальный рост плодовых мушек на самой ранней стадии их жизни имеет биохимическое сходство с ростом раковых клеток.
«Мы обнаружили, что та же самая молекула, которая вызывает рак у человека, также вырабатывается плодовыми мухами на личиночной стадии», - сказал старший автор Джейсон М. Теннессен, доцент кафедры биологии Блумингтонского колледжа искусств и наук. «Открытие имеет важное значение, потому что оно дает первую животную модель, позволяющую понять, как эти молекулы функционируют в здоровых клетках.
"Если мы сможем определить функцию этой молекулы в нормальных клетках, мы сможем лучше понять, как она вызывает болезни человека."
В частности, исследование впервые обнаружило, что плодовые мушки производят L-2-гидроксиглутарат, или L-2HG, молекулу, которую обычно называют «онкометаболитом», который может способствовать образованию и росту опухолей.
L-2HG был обнаружен в опухолевых клетках пациентов с раком головного мозга и почек, а также при редком неврологическом заболевании L-2-гидроксиглутаровой ацидурии, симптомы которого включают мышечную слабость, судороги и поражение частей мозга, которые контролируют движения мышц, речь, зрение, эмоции и память. Другая форма молекулы - версия «зеркального отображения» под названием D-2HG - также была обнаружена в опухолях головного мозга и лейкемии.
Исследование IU также является первым, показавшим, как молекула функционирует в живой системе, где нет рака.
«Плохо понятно, чем функция L-2GH различается между здоровыми и больными тканями», - сказал Теннессен. «В дополнение к созданию новой модели для изучения этой молекулы, связанной с раком, наше исследование демонстрирует, что соединение, ранее считавшееся метаболическим отходом, действительно функционирует у здоровых животных».
Обнаружение L-2HG у плодовых мушек стало неожиданностью, добавил Теннессен. Его лаборатория работала над созданием плодовых мушек, у которых отсутствовала лактатдегидрогеназа - фермент, который, как считается, стимулирует рост многих опухолей и, следовательно, является потенциальной мишенью для разработки противораковых препаратов.
После анализа нормальных и мутантных мух с помощью метаболомики - технологии, которая одновременно каталогизирует сотни малых молекул в теле насекомого - команда Теннессена была удивлена, обнаружив, что мутантные мухи перестали производить не только лактат, но и L-2HG, что показало фермент также отвечал за производство этой молекулы.
Исследователи IU исследовали немодифицированных мух, чтобы понять роль L-2HG в этих насекомых. Их анализ показал, что мухи обычно производят молекулу в больших количествах на личиночной стадии - периоде экстремального роста, во время которого тело увеличивается более чем в 200 раз в течение нескольких дней. Они также выявили новый механизм, позволяющий мухам контролировать накопление молекулы.
Этот механизм важен, поскольку высокие уровни L-2HG, которые мухи производят в молодом возрасте, точно контролируются, что резко контрастирует с производством этой молекулы в раковых и больных клетках.
«Что нам нужно сделать дальше, так это провести дальнейшие исследования, чтобы действительно выяснить, как именно эта молекула функционирует у здорового животного», - сказал Теннессен. «Что происходит, если его слишком много или слишком мало? Ускоряет ли он рост или замедляет его? Какие именно гены он контролирует? Есть много важных вопросов, на которые мы можем ответить, используя силу генетики мух."