Белок-регулятор клеточного деления провоцирует раковую опухоль

Сотрудники массачусетского Института биомедицинских исследований имени Уайтхэда (Whitehead Institute for Biomedical Research) под руководством профессора Ричарда Янга (Richard Young) изучали роль белка c-Мус в транскрипции генов. Протеин и кодирующий его ген -- Мус -- участвуют в синтезе информационной РНК (иРНК) и в репликации (удвоении) ДНК, контролируя выпуск около 80% генетической информации в клетках млекопитающих.

Реализация генетической информации

Вся информация о внешнем виде, болезнях и предрасположенностях организма хранится в информационной (кодирующей) части ДНК. Некоторые характеристики описываются одним «словом», то есть для их кодировки необходим один ген. Большинство других характеристик записаны «фразами» -- несколькими «словами» сразу.

Реализация генетической информации происходит через белки, которые кодируются генами. Чтобы информация проявилась, необходимо, чтобы клетка синтезировала закодированный протеин. Например, чтобы генетическая информация о цвете кожи проявилась, необходимо, чтобы в клетках появились белки -- пигменты.

Основную роль в реализации генетической информации играет процесс синтеза иРНК -- транскрипция. В ходе транскрипции молекула ДНК раскручивается, и фермент РНК-полимераза синтезирует молекулу иРНК. Информационная РНК считывает только смысловую информацию -- об одном белке, поэтому в ней, в отличие от основной матрицы, нет «белых пятен». Рибосомы расшифровывают иРНК, подбирая к каждому коду аминокислоту и комплектуя необходимый белок.

Ученым известно, что белок c-Myc, связываясь с молекулой ДНК, заставляет РНК-полимеразу начинать транскрипцию. Он, подобно репейнику, цепляет РНК-полимеразу и далее следует вместе с ней по раскрученной молекуле ДНК. Завершается процесс, как только РНК-полимераза «спотыкается» о бессмысленный генетический участок. То есть c-Myc включает транскрипцию, а выключается она самостоятельно, когда на пути попадается что-то вроде «лежачего полицейского». В статье «C-Myc regulates transcriptional pause release», опубликованной 30 апреля в журнале Cell, ученые показали данные, согласно которым тот же протеин способен аврально останавливать транскрипцию. А избыточное количество с-Мус может вызвать неконтролируемое размножение клеток -- опухоль.

С-Мус ставит подножки

У 15% онкологических больных в клетках опухоли исследователи обнаруживают избыточное количество белка с-Мус: «Избыточное количества c-Myc -- это сигнальный знак того, что эта клетка опухолевая. Маркер, конечно, не универсальный, но он характерен для большого числа онкологических заболеваний», -- говорит Ричард Янг.

Ученые изучили стволовые клетки и нашли немало молекулярных подтверждений тому, что этот протеин способен останавливать транскрипцию до того, как РНК-полимераза наткнется на «лежачего полицейского» -- бессмысленную последовательность ДНК. Следовательно, c-Myc нарушает синтез белка, и в действие вступают другие факторы, которые бесконечно реплицируют ДНК. Это приводит к тому, что клетки после деления не входят в состояние покоя, а постоянно размножаются.

В эксперименте на стволовых клетках ученые выяснили, что c-Myc подавал стоп-сигнал на 30% активно транскрибируемых генов. Однако Ричард Янг уверен, что таких генов может быть и больше, просто малые количества c-Myc невозможно зарегистрировать. В статье ученые смогли объяснить, как повышенная концентрация белка c-Myc блокирует дифференцировку клеток и помогает соединительной ткани переродиться в стволовые клетки. А тем, в свою очередь, -- в онкологические.

Теперь авторы работы собираются найти лекарство, останавливающее чрезмерную активность белка, который «ставит подножки» нормальной репликации.