В клетках развивающегося человеческого мозга активируются энергетические реакции, которыми очень любят пользоваться злокачественные клетки.

Человеческий мозг очень увеличился в ходе эволюции, и произошло это благодаря определённым генам. Некоторые из них нам известны, в частности, ген ARHGAP11B, который нашли только у человека разумного, человека денисовского и неандертальцев, мы  писали о нём несколько лет назад. Тогда Виланд Хуттнер (Wieland B. Huttner) и его коллеги из Института молекулярной и клеточной биологии и генетики Общества Макса Планка опубликовали в Science статью, в которой говорилось, что ARHGAP11B повышает число нейронных клеток-предшественников, которые образуются из стволовых клеток; также ARHGAP11B понуждает эти клетки-предшественники чаще делиться перед тем, как они окончательно превратятся в специализированные нейроны.

Нейронная клетка-предшественник; синим окрашено клеточное ядро, фиолетовым – белок ARHGAP11B, сидящий в митохондриях. (Фото: Namba et al. / MPI-CBG)

Но оставалось непонятным, как именно ген ARHGAP11B заставляет клетки активнее делиться. В новой статье в Neuron те же авторы как раз об этом и говорят. Оказалось, что белок, который закодирован в ARHGAP11B, отправляется работать не куда-нибудь, а в митохондрии. Как мы знаем, митохондрии представляют собой особые органеллы, которые снабжают энергией клетку. Активность самих митохондрий зависит от уровня ионов кальция в них. Ионы кальция выходят из митохондрий через особые поры, и вот белок ARHGAP11B вместе с другим митохондриальным белком эти поры закрывает.

Кальций, который теперь в избытке остаётся в митохондриях, запускает в них серию метаболических реакций, которые называются глутаминолизом – когда аминокислота глутамин расщепляется и даёт несколько других органических кислот плюс углекислый газ. При этом получаются молекулы ГТФ и АТФ, в которых энергия запасена в удобной для клетки форме; то есть глутаминолиз – просто ещё один способ получить энергию. Особенно активно он идёт в раковых клетках, хотя глутаминолизом пользуются все делящиеся клетки – иммунные, жировые и многие другие (так что, строго говоря, эти реакции не совсем правильно называть «раковым метаболизмом» – они имеют место не только в опухолях). 

Очевидно, делящимся клеткам нужны дополнительные источники энергии, и расщепление глутамина как раз дополнительную энергию и даёт. А белок ARHGAP11B, который есть только у рода Homo, помогает включить эти реакции в нужный момент развития мозга, чтобы он смог вырасти до человеческих размеров.