Клетки человека реагируют на стрессы, такие как повреждение ДНК, метаболический дисбаланс и голод, сначала пытаясь решить проблему. Если это не работает, клетки вызывают запрограммированную гибель клеток, называемую апоптозом. Апоптоз – это строго регулируемое решение о судьбе клеток, которое ежедневно убирает от 50 до 70 миллиардов клеток у взрослых.

Регуляторы апоптоза следят за клеточными функциями, особенно за репликацией клеток и решением вступить в клеточный цикл. Эта часть жизни клетки требует точной репликации ДНК и безошибочного разделения хромосом. На нескольких контрольных точках во время этого процесса существуют пути для индукции апоптоза по мере необходимости.

В настоящее время исследователи из Университета Алабамы в Бирмингеме Уильям Плачек, доктор философии и Роберт Уитакер обнаружили прямую связь между белком MCL1 – членом большого семейства белков BCL2, известным как привратники апоптоза, – и белок контрольной точки клеточного цикла под названием P18. Через эту ссылку они демонстрируют первую демонстрацию того, что MCL1, который функционирует в решении между выживанием клеток или запрограммированной смертью, может также непосредственно инициировать пролиферацию клеток через путь CDK4 / 6-RB.

Их исследование опубликовано в журнале Cell Death & Disease официальном журнале Ассоциации дифференциации смерти клеток. Плачек – доцент кафедры биохимии и молекулярной генетики UAB, а также научный сотрудник Универсального онкологического центра О'Нила в UAB. Уитакер – аспирант в лаборатории Плачека.

Семейство BCL2 включает проапоптотические белки и антиапоптотические белки, которые конкурируют посредством прямого связывания белок-белок для определения судьбы клетки. Эти детальные взаимодействия имеют значение для здоровья человека, потому что антиапоптотические белки семейства BCL2 оказываются ключевыми регуляторами онкогенеза и / или противораковых терапевтических реакций. Повышенная регуляция белков является распространенным явлением при различных типах рака. В частности, избыточная экспрессия антиапоптотического белка семейства BCL2 MCL1 является механизмом, используемым солидными опухолями, чтобы избежать некоторых стандартных методов химиотерапии рака.

Помимо своей роли в раке, сказал Плачек, «мы ожидаем, что эта связь между семейством BCL2 и путем CDK4 / 6-RB существует и будет иметь значительное влияние на нормальную клеточную пролиферацию, рост стволовых клеток и дифференцировку. Интересно, как это взаимодействие влияет на видообразование гематопоэтических и нейрональных клеток-предшественников, где MCL1 был идентифицирован как ключевой медиатор дифференцировки ».

Детали исследования

Девять лет назад Плачек и его коллеги из Медицинского научно-исследовательского института Сэнфорда-Бернхэма идентифицировали новый белковый мотив, который может связываться с мышиной версией MCL1. Структурный мотив белка – это вторичная структура белка, которая может взаимодействовать со вторичной структурой другого белка, сродни стыковке космической капсулы с Международной космической станцией. Новый мотив, найденный Плачеком и его коллегами, был обращен к известному мотиву связывания BH3, поэтому они назвали его обратным BH3 или rBH3.

Поиск последовательности ДНК генома человека выявил несколько белков, которые предположительно имели мотив rBH3, включая P18, регулятор, действующий на стадии G1 / S клеточного цикла млекопитающих.

Настоящее исследование показывает биологическое значение для мотива rBH3.

Мы продемонстрировали, что мотив rBH3 – это больше, чем уникальная пептидная последовательность. Это природный белковый мотив, способный опосредовать прямые межбелковые взаимодействия между MCL1 и rBH3-содержащим белком ».

Уильям Плачек, доктор философии, исследователь UAB

Используя различные инструменты биологической химии, такие как эксперименты с раскрытием, совместную иммунопреципитацию, химерные белки, ингибиторы малых молекул, нокдаун экспрессии белка и избыточную экспрессию белка, оба исследователя подробно описали механизм связывания MCL1-P18 и его биологическую значимость.

Они показали, что два белка связываются вместе in vitro и эндогенно внутри клеток двух линий солидных опухолей; они также показали, что мотив rBH3 на P18 был необходим и достаточен для опосредования этого связывания. В двух линиях солидных опухолевых клеток они показали, что сверхэкспрессия MCL1 индуцировала потерю P18 посредством транскрипционно независимого процесса деградации цистеин-протеазы. Эта сверхэкспрессия MCL1 также влияла на клеточный цикл, о чем свидетельствует уменьшение популяции клеток G1 и соответствующее увеличение популяций S и G2 / M, и эти изменения зависят от RB1. Наконец, они показали, что эти изменения происходят из-за повышенной пролиферации клеток, а не из-за альтернативной возможности, блока G2 / M.

Уитакер является первым автором исследования: «Связывание MCL1 с обратным мотивом BH3 P18INK4C связывает выживание клеток с пролиферацией клеток».