Согласно результатам, опубликованным в сегодняшнем онлайн-выпуске Molecular Cell, было обнаружено, что PGK1, гликолитический фермент, играет роль в координации клеточных процессов, имеющих решающее значение для метаболизма рака и образования опухоли головного мозга. Полученные данные могут заложить основу для улучшенных подходов к диагностике и лечению глиобластомы и других видов рака.
Исследование, проведенное онкологическим центром Андерсона при Техасском университете, показало, что PGK1, который связан с метастазированием опухоли и лекарственной устойчивостью, играет важную роль в гликолизе и цикле лимонной кислоты, которые важны для выработки энергии, питающей раковые клетки. Статья проливает дополнительный свет на эффект Варбурга, ферментативный путь, который раковые клетки используют для повышения уровня энергии и производства клеточных веществ, которые приводят к быстрому росту рака.
"Эффект Варбурга способствует прогрессированию опухоли. Как именно это согласовано, оставалось неуловимым," сказал Чжимин Лу, М.D., Ph.D., профессор нейроонкологии. "Наше исследование подчеркивает, что PGK1 действует как протеинкиназа, координируя гликолиз и цикл лимонной кислоты в метаболизме рака и образовании опухоли."
Нормальные клетки генерируют кислород для выживания за счет относительно низкой скорости гликолиза, который превращает глюкозу в фермент пируват. Пируват используется в цикле лимонной кислоты (TCA), серии химических реакций, которые генерируют энергию.
Однако раковые клетки производят энергию за счет высокой скорости гликолиза, за которым следует ферментация молочной кислоты в клетке, процесс, который превращает глюкозу в клеточную энергию и образует молочную кислоту. Нормальные здоровые клетки обходят этот процесс ферментации, если доступен кислород. Злокачественные, быстрорастущие опухоли могут подвергаться гликолитизму до 200 раз выше, чем у здоровых клеток, и подвергаются ферментации молочной кислоты даже в присутствии высокого уровня кислорода.
"Эффект Варбурга характеризуется повышенным уровнем глюкозы, выработкой лактата и подавлением метаболизма пирувата в митохондриях," сказал Лу. "Как именно этот процесс координируется с метаболизмом рака, мало изучено."
Команда Лу обнаружила, что клеточная цепочка событий, включающая активацию раковых генов, таких как EGFR, KRAS и B-Raf, а также белка ERK, позволила PGK1 действовать "перемещать" в митохондрии клетки. Митохондрии – это мембранные компоненты клетки, которые имеют решающее значение для производства энергии. PGK1 действовал как протеинкиназа в митохондриях и активировал критический фермент, который подавлял способность митохондрий использовать пируват, подавлял химически реактивные молекулы, содержащие кислород, и повышал уровень лактата.
"Наши результаты предоставили критическое понимание эффекта Варбурга и продемонстрировали, что PGK1 в конечном итоге способствует пролиферации раковых клеток и образованию опухолей," сказал Лу. "Это может помочь нам разработать молекулярную основу для улучшенной диагностики и лечения рака."