Метки клетки: белки «программы смерти» помогут создать лекарства от диабета и рака

Ученые из МГУ впервые описали свойства и функции одного из белков — регуляторов клеточной гибели. В человеческом организме существует особая «программа смерти», которая запускается для уничтожения поврежденных или «отработавших» клеток. Белок BMF, всесторонне исследованный в работе специалистов, относится к группе тех, что контролируют активацию этой программы и определяют судьбу клеток как в нормальных условиях, так и при различных патологиях. В будущем полученные и систематизированные данные помогут создать новые лекарства и методы лечения рака, диабета и других заболеваний, рассказали «Известиям» эксперты.

Как регулируется гибель клеток

Сотрудники факультета фундаментальной медицины МГУ им. М.В. Ломоносова (ФФМ МГУ) и Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН (ИМБ РАН) проанализировали научную литературу и впервые в мире охарактеризовали особенности строения и функционирования белка BMF из семейства Bcl-2.

— В каждой клетке человеческого организма существует особая «программа смерти», которая запускается для уничтожения поврежденных или отработавших клеток. Белок BMF, всесторонне исследованный в нашей работе, относится к группе семейства Bcl-2, которые контролируют активацию этой программы и определяют судьбу клеток как в нормальных условиях, так и при различных патологиях, — рассказал «Известиям» научный сотрудник ФФМ МГУ Николай Первушин.

Ученый отметил, что внутри семейства Bcl-2 есть две противоборствующие группы белков: одни запускают «программу смерти» (к ним относится изученный BMF), а другие ее блокируют и помогают клеткам выжить. Такая двухуровневая система позволяет тонко регулировать процессы обновления тканей организма: погибают лишь дефектные или ставшие ненужными, при этом сохраняются здоровые.

При наступлении стрессовых условий (например, при повреждениях генетического аппарата клеток) активируются сложные молекулярные каскады, которые разрушают структурные компоненты, приводя в конечном итоге к гибели клеток. В этом процессе активно участвует белок BMF, который блокируют работу своих «родственников» по семейству Bcl-2, отвечающих за выживание клеток, рассказал специалист.

— Сбои в системе контроля жизни и смерти клеток, в том числе из-за неправильной работы белка BMF, приводят к возникновению или прогрессированию различных заболеваний, — рассказала ведущий научный сотрудник ФФМ МГУ, заведующий лабораторией механизмов гибели клеток ИМБ РАН Гелина Копеина. — Так, например, ускользание от смерти клеток с различными нарушениями с их последующим бесконтрольным размножением ведет к возникновению и прогрессированию онкологических заболеваний, что может происходить при низких уровнях BMF или в случае подавления его функциональной активности.

Как регулятор клеточной гибели поможет создать новые лекарства

Это соединение играет важную роль в уничтожении клеток, которые находятся в неправильном месте, препятствуя распространению опухолевых по организму. Однако возможна и обратная картина, когда внутриклеточное содержание этого белка повышено и клетки гибнут слишком интенсивно. Если этот процесс происходит в поджелудочной железе, то он может способствовать развитию сахарного диабета.

— В нашей работе были подробно описаны все возможные функции белка BMF, а также способы его регуляции в клетках. К настоящему моменту разработан целый класс препаратов, которые способны контролировать работу некоторых белков его семейства, один из которых («Венетоклакс») уже используется для лечения пациентов с хроническим лимфоцитарным лейкозом. Эти препараты блокируют белки, отвечающие за выживание клеток, что в свою очередь обеспечивает беспрепятственную работу белкам, реализующим запуск «программы смерти», — сказала Гелина Копеина.

Фото: МГУ Ведущий научный сотрудник ФФМ МГУ, заведующий лабораторией механизмов гибели клеток ИМБ РАН Гелина Копеина

В новой научной статье ученых отмечены различные противоопухолевые агенты, которые задействуют данный белок и зависят от его содержания в клетках.

BMF играет важную роль в регулировании процесса апоптоза (программируемой гибели клеток), сказал «Известиям» ученый-генетик, доктор биологических наук и главный научный сотрудник ФИЦ биотехнологии РАН Егор Прохорчук. По словам генетика, белок BMF может быть использован для диагностики и профилактики рака.

— Использование антител к BMF может служить маркером для ранней диагностики некоторых видов рака. Например, рака предстательной железы, поджелудочной железы или фолликулярной лимфомы, — отметил он.

Также, по словам эксперта, BMF может быть использован при разработке новых методов лечения сахарного диабета второго типа и других эндокринных заболеваний.

Изученный белок помогает организму вовремя убирать поврежденные клетки и сдерживать метастазы опухолей. Однако при избыточной активности может, наоборот, вредить — например, способствовать потере инсулин-продуцирующих β-клеток при диабете, подчеркнул руководитель центра превосходства «Персонифицированная медицина» Казанского (Приволжского) федерального университета.

— Исследование позволит создать точнее нацеленные противоопухолевые препараты класса BH3-миметиков и их комбинации, чтобы «разблокировать» естественную программу гибели клеток именно в опухоли. Во-вторых, средства для защиты тканей. Например, молекулы или пептиды, которые временно «выключают» BMF там, где гибель клеток избыточна (диабет, нейродегенерация). В-третьих, новые диагностические маркеры. Уровень и активность этих белков можно использовать для подбора персональной терапии и прогнозирования отклика на лечение, — сказал эксперт.

Старение и умирание клеток — естественный процесс, и программируемая клеточная смерть управляется тонко, чтобы различный контекст определял различные исходы, отметил научный сотрудник Института изучения старения Российского геронтологического научно-клинического центра Пироговского университета Михаил Болков.

— Программируемая клеточная смерть — апоптоз — регулируется на разных уровнях. И есть множество разных механизмов, которые разрешают, ускоряют или отменяют клеточную смерть «в самый последний момент» — это как раз белки семейства Bcl-2. В этом исследовании ученые детально изучили роль одного из таких ранее недооцененных BMF. Белок имеет свой потенциал, и пути его применения, возможности и ограничения — это задача следующих исследований, — сказал ученый.

Исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликовано в научном журнале Cell Death and Differentiation.