Онкологическим заболеваниям сопутствуют модификации белковых молекул, которые происходят с ними уже после синтеза.

Обычно мы слышим, что клетки становятся злокачественными из-за мутаций. Это значит, что в генетическом тексте в ДНК появляются какие-то изменения, а вслед за ними появляются и изменения в молекулах белков. Ведь в ДНК закодирована последовательность аминокислот, из которых состоит тот или иной белок. Из-за мутаций в генетическом тексте одна аминокислота в белке изменится на другую. А поскольку работа белка зависит от того, из каких аминокислот он состоит, то и функционировать такой белок начнёт иначе – и, возможно, склонит клетку к злокачественности.

Белковые молекулы – особенно те, которые растворимы в воде – выглядят как комок аминокислот. Химические модификации аминокислот меняют форму такого комка, влияя на химические и физические свойства молекулы. (Иллюстрация: ibreakstock / Depositphotos) 

Конечно, в ДНК случаются и другие мутации – те, которые не затрагивают белковый «текст», но зато затрагивают регуляторные области в ДНК, от которых зависит активность генов. И тогда, к примеру, клетка начинает синтезировать слишком много нормального белка – и хотя в нём нет никаких мутаций, он наносит вред потому, что его много.

Но одними мутациями дело не ограничивается. В журнале Molecules исследователи из Института математических проблем биологии РАН, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Института биомедицинской химии имени В. Н. Ореховича описывают посттрансляционные модификации белков, которые могут вносить свой вклад в онкологический процесс. Трансляцией называют синтез белковых молекул из аминокислот в соответствии с генетическим кодом. Посттрансляционные модификации – то, что происходит после трансляции: к аминокислотам, уже встроенным в белковую молекулу, присоединяются разные химические группы, например, остаток фосфорной кислоты, метильная группа и др. Такие модификации порой играют очень большую роль в жизни белков, поскольку способны менять физические и химические свойства белковой молекулы.

Исследователи сравнили белки плазмы крови у нескольких десятков здоровых людей и больных раком прямого и толстого кишечника. Оказалось, что некоторые модификации белковых молекул есть только у онкологических больных. Наиболее примечательные изменения происходили с витамин Д-связывающим белком, альбумином и некоторыми иммунными белками. Из-за модификаций у их молекул увеличивалась поверхность, обращённая к окружающей среде, то есть к крови или к цитоплазме внутри клетки.

Сывороточный альбумин взаимодействует с варфарином, известным лекарственным средством-антикоагулянтом; известно, что нарушения в метаболизме варфарина связаны с развитием рака кишечника. Также известно, что есть связь между раком кишечника и уровнем витамина Д в крови. Возможно, механизм подобных связей опирается как раз на посттрансляционные модификации белков, имеющих дело с варфарином и витамином Д. Сами авторы работы говорят, что такие модификации могут влиять и на ход воспалительной реакции и других иммунных процессов, и на клеточную миграцию, и на рост опухоли.

Конечно, пока тут можно говорить лишь о том, что модификации белков как-то связаны со злокачественными процессами. Как именно они связаны, в какую сторону работают причинно-следственные связи, предстоит ещё выяснить. Другой вопрос, как появляются такие модификации. Возможно, тут действительно обходится без мутаций. В конце концов, мы писали, что раковые клетки способны сопротивляются лекарствам без дополнительных изменений в генетическом тексте. С другой стороны, «постсинтетические» модификации могут появляться с большей вероятностью, если в самом белке возникают какие-то мутации, делающие белковую молекулу более предрасположенной к подобным изменениям. А если модификация происходит с помощью какого-то фермента, то можно представить мутацию в таком ферменте, которая делает его особенно активным.

Но, так или иначе, информация о посттрансляционных модификациях белков, сопутствующих онкологическим заболеваниям, расширяют наши представления о том, как развиваются такие заболевания и что можно им противопоставить.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (РНФ). 

По материалам пресс-службы РНФ.