Молекулярный насос выкачивает из злокачественных клеток табачные вещества, из-за которых в клетках появляется слишком много опасного мусора.

Давно известно, что из-за сигаретного дыма в ДНК появляются мутации, которые потом могут спровоцировать рак – не только лёгочный, но в первую очередь именно его. На самом деле, бывает, что рак лёгких случается и у некурящих, но мы это уже как-то обсуждали: то, что рак лёгких случается и без курения, не значит, что курение безопасно. Однако в сигаретном дыме есть много разных веществ, и вредить клеткам они могут по-разному. Мутации в ДНК – ещё не всё: среди разнообразного клеточного вреда от курения есть и слипающиеся белковые молекулы.

Иллюстрация: Oregon State University / Flickr.com

Любой белок определённым образом сворачивается в пространстве, приобретая уникальную трёхмерную структуру – без этого он просто не будет работать. Но может случиться так, что сворачивание произойдёт неправильно, причём настолько неправильно, что белковые молекулы не только окажутся нерабочими, они начнут склеиваться друг с другом, формируя огромные комплексы, неприятные для клетки. Такие комплексы накапливаются, формируют своеобразные мусорные кучи, которые клетка не может утилизировать, но и жить с ними внутри она тоже не может. Чаще всего про токсичные комплексы неправильно свёрнутых белков мы слышим в связи с нейродегенеративными заболеваниями вроде болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона или бокового амиотрофического склероза, но на самом деле подобный белковый мусор появляется и при хронической обструктивной болезни лёгких, и при эмфиземе, и при онкозаболеваниях.

В табачном дыме есть вещества, которые нарушают правильную укладку белковых молекул. Они должны вредить как здоровым клеткам, так и раковым, однако раковые успешно этому сопротивляются. Как им это удаётся, описывают в PLoS One Мария Красильникова и её коллеги из Университета штата Пенсильвания. Исследователи растили здоровые и злокачественные клетки в питательной среде, в которую добавляли конденсат из сигаретного дыма. В раковых клетках опасных белковых агрегатов появлялось меньше, чем в здоровых, и, очевидно, поэтому раковые клетки продолжали делиться. Они выдерживали десятикратное превышение сигаретного конденсата в питательной среде по сравнению с нормальными клетками – то есть нормальным клеткам хватало в десять раз меньшего его количества, чтобы перестать размножаться и начать умирать.

Дальнейшие эксперименты показали, что своей живучестью злокачественные клетки обязаны транспортному белку ABCG2, который сидит в клеточной мембране и выкачивает из клетки всё потенциально опасное. Таких молекулярных насосов у клеток несколько видов, но именно про ABCG2 известно, что его очень активно синтезируют клетки рака лёгких, и что он связан с раком груди. Отключая синтез ABCG2, или отключая его самого с помощью медицинских препаратов, исследователи увидели, как в подопытных раковых клетках накапливается очень много белковых агрегатов. То есть с большой уверенностью можно предположить, что белок ABCG2 выкачивает из раковых клеток те вещества сигаретного дыма, которые заставляют белки слипаться в мусорные комплексы. У здоровых клеток ABCG2, очевидно, работает в обычном, не авральном режиме, поэтому с вредным табачным влиянием они не справляются.

Насосы вроде ABCG2 могут выводить из клеток разные вещества, в том числе и лекарства. Медицинская статистика говорит о том, что курение снижает эффективность противораковой терапии – возможно, отчасти потому, что раковые клетки под влиянием сигарет и табака наращивают активность молекулярных насосов, которые выкачивают из них всё, что может осложнить жизнь. В таком случае противораковую терапию можно было бы усилить соединениями, которые либо просто подавляли бы подобные транспортные белки, либо удерживали бы их активность на обычном уровне, свойственном здоровым клеткам.