Учёные Университета штата Монтана обнаружили у клеток млекопитающих ранее неизвестный механизм выживания. Он позволяет им получать аминокислоту цистеин даже после отказа клеточных систем, которые обычно обеспечивают её образование. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemical Biology, а саму работу описал сайт ScienceDaily.
Цистеин необходим клеткам для синтеза белков, защиты от повреждений и формирования дисульфидных связей, поддерживающих пространственную структуру белковых молекул. Долгое время считалось, что клетки не могут получать эту аминокислоту из окружающей среды. Поэтому они должны самостоятельно образовывать её из цистина — окисленной формы цистеина.
Обычно превращение цистина в цистеин обеспечивают системы дисульфидредуктаз. Исследователи полагали, что для жизни клетке обязательно нужна хотя бы одна работающая система такого типа. «Все клетки нуждаются в постоянном поступлении аминокислоты под названием цистеин, чтобы оставаться живыми», — сказал ведущий автор исследования Эд Шмидт, профессор генетики и развития кафедры микробиологии и клеточной биологии Колледжа сельского хозяйства Университета штата Монтана.
Первый важный сигнал учёные получили в 2014 году. Колония генетически изменённых мышей выжила в условиях, которые, согласно тогдашним представлениям, должны были оказаться смертельными: у животных отсутствовал известный механизм преобразования цистина в необходимый клеткам цистеин. Ранее Шмидт создал линии мышей, у которых клетки печени по отдельности лишились одной из двух основных дисульфидредуктаз, и наблюдения за ними заставили его проверить общепринятое предположение.
На объяснение необычного результата исследовательской группе потребовалось ещё семь лет. Вместе с Питером Надем и его коллегами из Венгерского национального института онкологии в Будапеште учёные установили, что при отказе обычного пути клетка разрывает соседнюю углерод-серную связь в молекуле цистина. В результате высвобождается цистеин, который клетка может использовать для поддержания жизнедеятельности.
По словам Шмидта, такой резервный механизм мог возникнуть у первых многоклеточных организмов как защита от электрофильных токсинов — органических веществ, которые живые организмы используют против хищников или конкурентов. Теперь исследователи предполагают, что тот же путь может помогать некоторым раковым клеткам переживать химиотерапию, лучевую и иммунную терапию. Если научиться избирательно блокировать его в опухолях, это способно повысить восприимчивость раковых клеток к существующим методам лечения; в работе также участвовали студенты Университета штата Монтана Зои Сифорд, Сидни Остад, Мартина Серрано Альварес, Рид Нойд и докторант Колин Миллер.