Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Риджа Министерства энергетики окончательно связали функцию определенного домена белков, важных в биологии растений и микробов, с триггером рака у людей, и это знание ускользало от ученых на протяжении десятилетий.

Выводы группы, опубликованные в журнале Nature Communications Biology , открывают новые возможности для разработки селективной лекарственной терапии для борьбы с различными видами рака, такими как те, которые начинаются в груди и желудке.

Ученые ORNL решили экспериментально доказать то, что они впервые обнаружили с помощью компьютерных исследований: домен плазминоген-яблочная нематода, или PAN, связан с пролиферацией клеток , которая стимулирует рост опухоли у людей, и защитной передачей сигналов во время взаимодействия растений и микробов в биоэнергетических культурах. Ассоциация была впервые установлена, когда исследователи исследовали геномы сельскохозяйственных культур, таких как тополь и ива.

В последнем исследовании команда ORNL определила четыре основные аминокислоты, называемые остатками цистеина, в белке HGF, критически важном для функции домена PAN, и изучила их поведение в линиях раковых клеток человека. Они обнаружили, что мутация любой из этих аминокислот отключает сигнальный путь, известный как HGF-c-MET, который аномально усилен в раковых клетках, вызывая их быстрое размножение и распространение.

Поскольку известно, что остатки цистеина выполняют множество функций, ученые также случайным образом протестировали другие цистеины в белке и обнаружили, что ни один из них не оказывает такого же влияния на отключение передачи сигналов HGF-c-MET. Мутация четырех ключевых цистеинов не повлияла на общую структуру белка, а просто ингибировала сигнальный путь рака , отметила команда в исследовании.

Нарушение правильного сигнала является одной из самых больших проблем в разработке новых методов лечения рака, сказал генетик ORNL Веллингтон Мучеро.

«Очень сложно создать молекулы, которые взаимодействуют со всем белком», — сказал он. «Знание конкретных аминокислот, на которые нужно ориентироваться в этом белке, является большим достижением. Вам не нужно искать весь белок, просто ищите эти четыре конкретных остатка».

Идентификация этих основных остатков является свидетельством предсказательной силы, которую команда создала в ORNL, используя опыт лаборатории в области биологии и биохимии растений , генетики и вычислительной биологии, а также свои суперкомпьютерные ресурсы и ген CRISPR/CAS-9. инструмент редактирования.

Открытие может привести к лечению других заболеваний, включая нарушение пути передачи инфекции у комаров, чтобы сделать их менее способными переносить паразита малярии, и борьбу с вирусом HLB, убивающим цитрусовые деревья во Флориде и Калифорнии, путем воздействия на азиатских цитрусовых листоблошек, которые его распространяют.

Что касается растений, ученые ORNL используют свои знания о домене PAN для повышения устойчивости к патогенам и вредителям культур биомассы, таких как тополь и ива, которые можно расщепить и превратить в устойчивое топливо для реактивных двигателей. Они изучают генетические процессы, которые способствуют благотворному взаимодействию между растениями и микробами для повышения устойчивости этих культур.

По словам Мучеро, исследование демонстрирует близкое сходство в структуре ДНК растений, людей и других организмов, что делает растения важной платформой для открытий. «Мы можем делать с растениями то, чего нельзя делать с людьми или животными в процессе исследования», — добавил он.

«Я могу с одинаковой эффективностью работать с раком растений и раком человека. Опыт одинаков», — сказал Дебьяни Пал, научный сотрудник ORNL с опытом работы в области биохимии и исследований рака человека. «Мы создали глобальную экспериментальную платформу здесь, в ORNL, которая показывает, какую бы систему вы ни использовали, растительную или животную, если ваша гипотеза верна, то наука повторяется во всех них, независимо от того, какую клеточную линию вы используете. с использованием.»

«В основе всего этого у нас одни и те же биологические основы», — сказал Мучеро.