Ученые Массачусетского технологического института и Института Уайтхеда выяснили, что небольшие молекулы полиамины помогают клеткам безопасно хранить железо. Этот металл необходим организму для выработки энергии, переноса кислорода и многих химических реакций. Однако избыток свободного железа способен повреждать ДНК, белки и клеточные мембраны.
Исследователи установили, что полиамины удерживают железо в неактивном состоянии до тех пор, пока оно не потребуется клетке. Это объясняет, почему содержание таких молекул в клетках остается очень высоким. Результаты работы опубликованы в журнале Cell.
Для изучения роли полиаминов специалисты применили генетический анализ всего генома и оценили, какие процессы меняются при снижении их уровня. Выяснилось, что в таких условиях клеткам для выживания особенно необходим белок GPX4. Он защищает мембраны от вредных химических реакций, связанных с окислением жиров.
Авторы также заметили, что при недостатке полиаминов в клетках увеличивается количество белка, связывающего железо и переводящего его в минерализованную форму. Для проверки гипотезы был создан флуоресцентный датчик, позволяющий наблюдать за химически активным железом в живых клетках. Наблюдения показали: при падении уровня полиаминов количество реакционноспособного железа возрастает.
Открытие может быть полезно для дальнейшей разработки методов лечения онкологических заболеваний. Раковые клетки нередко поддерживают высокий уровень полиаминов, чтобы быстрее расти и делиться, однако препараты для снижения этих молекул пока показывали ограниченный эффект. Ученые предполагают, что сочетание таких средств с блокировкой GPX4 может сильнее воздействовать на опухолевые клетки.
Работа также может помочь в изучении ранней формы болезни Паркинсона, связанной с мутациями в генах, отвечающих за перемещение полиаминов внутри клеток. У пациентов с этим заболеванием ранее отмечали повышенное содержание железа в мозге. Новый датчик железа, по мнению исследователей, пригодится для исследований старения, онкологии и нейродегенеративных заболеваний.