«Воскресение» предков ключевых белков дает эволюционное представление об их роли в клетках человека и в большинстве видов рака, говорится в новом исследовании.
Исследование, опубликованное онлайн 13 августа в журнале eLife, вращается вокруг функции киназы, регулируемой внеклеточными сигналами (ERK), белка, который определяет, делятся и размножаются ли клетки человека в процессе роста.
В новом исследовании, проведенном исследователями из Медицинской школы Нью-Йоркского университета, предполагается, что ERK легко включалась у древних одноклеточных существ, но тщательно сдерживалась, когда первые животные эволюционировали 800 миллионов лет назад.
В частности, исследовательская группа использовала компьютерный анализ для определения последовательностей ДНК и соответствующих белковых структур древних родственников ERK. Изучая их, исследователи определили два ключевых изменения, которые, вероятно, поставили ERK под более тщательный контроль в ходе эволюции.
Команда также обнаружила, что было «на удивление легко» обратить вспять эти эволюционные изменения и вернуть ERK в его примитивное, очень активное, предковое состояние. Исследователи говорят, что это становится важным, потому что аналогичный процесс происходит, когда генетические ошибки превращают нормальные клетки в раковые. Современный ERK является частью «наиболее важного сигнального пути при раке человека», наряду с другими белковыми переключателями, которые застревают во включенном положении, вызывая аномальный рост.
«То, что ERK может продолжать функционировать во время эволюции, показывает гибкость, которая может объяснить, как клетки человека развили 500 различных киназ, которые контролируют все аспекты их биологии, и почему неисправные киназы так важны для роста рака», - говорит старший исследователь. автор Лайам Холт, доктор философии, доцент Института системной генетики NYU Langone He alth.«Для продолжения эволюции необходимы генетические изменения, но многие ферменты перестают работать, когда происходят изменения. ERK продолжает сигнализировать».
Как и все белки, версии ERK собираются из комбинаций молекулярных строительных блоков, называемых аминокислотами. По словам авторов, растущее разнообразие структур аминокислот в животном мире, которое теперь занесено в базы данных, сделало возможным новый вид анализа. Исследователи могут делать обоснованные предположения об аминокислотах, занимающих каждую позицию в структурах их общих предков.
Двигаясь вперед, исследовательская группа планирует воскресить полный набор предполагаемых предков для всех белков класса ERK (киназ) и провести скрининг кандидатов в лекарства против них, говорит Холт. Их план основан на гипотезе о том, что некоторые мутации вызывают рак, потому что они возвращают киназы в более древние состояния, которые должным образом не регулируются.
Чтобы предотвратить побочные эффекты и лекарственную устойчивость, говорит он, будущие лекарства могут быть разработаны для ингибирования предковых, вызывающих рак версий киназы без отключения родственных, нормальных ферментов.