Полиамины — молекулы, которые вырабатываются в клетках всех живых организмов, — давно привлекают внимание ученых. Особенно активно изучается сперминдин: его называют «геропротектором», поскольку он стимулирует аутофагию — процесс клеточной «уборки», при котором удаляются поврежденные структуры. Этот эффект во многом связан с белком eIF5A1. Однако уровень полиаминов часто повышен в опухолях, где они связаны с агрессивным ростом рака. Причину выяснили ученые Токийского университета науки под руководством доцента Кехэя Хигаси. Работа опубликована в журнале Journal of Biological Chemistry (JBC).
Раковые клетки отличаются измененным обменом веществ: они активно используют гликолиз — быстрый способ получения энергии из глюкозы. Однако роль полиаминов в этом метаболическом сдвиге оставалась неясной.
Исследователи провели масштабный протеомный анализ более 6700 белков в линиях человеческих раковых клеток. Сначала они снижали уровень полиаминов с помощью препарата, затем восстанавливали его добавлением спермина. Это позволило точно оценить влияние молекул на клеточный метаболизм.
Выяснилось, что в опухолевых клетках полиамины преимущественно усиливают гликолиз, а не митохондриальное дыхание, связанное с «здоровым» старением. Одновременно повышался уровень белка eIF5A2 и нескольких рибосомных белков, ассоциированных с тяжестью рака.
Ключ к разгадке — различие между двумя почти идентичными белками: eIF5A1 и eIF5A2. Их аминокислотные последовательности совпадают на 84%, однако функции различаются.
«Биологическая активность полиаминов через eIF5A различается в нормальных и опухолевых тканях, — объяснил Хигаси. — В здоровых клетках eIF5A1 активирует митохондрии через аутофагию. В раковых тканях eIF5A2, синтез которого усиливают полиамины, регулирует экспрессию генов и способствует пролиферации клеток».
Полученные данные важны не только для понимания биологии рака, но и для оценки безопасности добавок с полиаминами, которые продвигаются как средства для продления жизни. В здоровых тканях они могут поддерживать клеточное обновление, однако в опухолевой среде способны стимулировать рост новообразований.
Авторы считают, что eIF5A2 может стать перспективной мишенью для терапии: его избирательное подавление потенциально позволит тормозить развитие опухолей, не затрагивая полезные эффекты eIF5A1.
Ранее был назван неожиданный предвестник болезни Альцгеймера.