Дефицит цинка – давно связан с многочисленными заболеваниями, e.грамм. аутизм, рак легких, рак простаты и рак яичников – могут привести к активации сигнального пути Hedgehog, биомолекулярного пути, который играет важную роль в развитии организмов и заболеваний, согласно новому исследованию Политехнического института Ренсселера.
"Ежик имеет решающее значение для нормального развития, но у взрослых этот путь, если он будет повторно активирован, может привести к неконтролируемому росту и пролиферации клеток при раке," сказал Чунью Ван, доцент биологических наук в Rensselaer, член Центра биотехнологии и междисциплинарных исследований и автор-корреспондент исследования. "В нашей статье предлагается связь между дефицитом цинка и активацией пути Hedgehog при многих заболеваниях, когда дефицит цинка и активация Hedgehog сосуществуют."
Статья под названием "Цинк препятствует автоматической обработке ежа," был недавно опубликован в Интернете в Journal of Biological Chemistry, демонстрируя, что цинк ингибирует активацию сигнального пути Hedgehog, связываясь с участком белка-предшественника, который активирует этот путь.
Путь Hedgehog является ключевым регулятором роста и развития клеток, который помогает установить план тела всех животных с двусторонней симметрией. На критическом этапе, который запускает передачу сигналов Hedgehog, белок-предшественник Hedgehog делится или "саморазрушается" на две части: лиганд Hedgehog, ответственный за передачу сигналов, и каталитический домен, ответственный за саморасщепление. В реакции автообработки внешний катализатор не требуется, а каталитический домен Hedgehog действует как катализатор превращения.
Исследователи продемонстрировали, что цинк, если он присутствует, связывается с активными центрами каталитического домена и ингибирует автопроцессинг и, следовательно, образование лиганда Hedgehog. Дефицит цинка коррелирует с аутизмом и многими видами рака; например, признаком рака простаты является дефицит цинка в тканях простаты. Однако точная связь между недостатком цинка и развитием болезни до конца не изучена.
"Обычно у взрослых цинк подавляет выработку лиганда Hedgehog и, следовательно, ингибирует путь Hedgehog," сказал Ван. "Но если есть дефицит цинка, этот путь может быть активирован за счет усиленного производства лиганда Hedgehog. Мы показываем, что цинк ингибирует эту реакцию автообработки от предшественника к лиганду, обеспечивая дополнительный механизм того, как дефицит цинка может способствовать развитию рака. Это то, что никто не показал раньше. Цинк и Ежик – важные и чрезвычайно универсальные биомолекулы; связь этих двух будет иметь глубокие последствия для нормальной физиологии и болезней."
Исследование включало тестирование in vitro и в культуре клеток с использованием астроцитов (звездчатые клетки, обнаруженные в головном мозге). Используя ЯМР в растворе, исследователи также изучили взаимодействие цинка с каталитическим доменом Hedgehog, чтобы определить сайт связывания цинка – специфические аминокислоты в белке, с которыми цинк связывается.