Раковые клетки поддерживают свой образ жизни чрезвычайно быстрого роста и пролиферации благодаря ферменту PK-M2 (пируваткиназа M2), который изменяет способность клеток метаболизировать глюкозу ?? явление, известное как эффект Варбурга.
Профессор Адриан Крайнер, Ph.D., и его команда из лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL), которые стремятся обратить этот эффект вспять и заставить раковые клетки восстановить метаболизм нормальных клеток, обнаружили детали молекулярных событий, которые заставляют раковые клетки производить PK-M2 вместо его безвредного аналога. , изоформа PK-M1. Их исследование, проведенное в сотрудничестве с профессором Льюисом Кэнтли, Ph.D., и его коллеги из Гарвардской медицинской школы и Института Коха в Кембридже, штат Массачусетс, появляются 1 ноября в Журнале молекулярной клеточной биологии.
Обе изоформы белка – PK-M2 и PK-M1, последняя из которых обнаруживается только в нормальных клетках – обе кодируются одним и тем же геном PK-M взаимоисключающим образом посредством процесса, называемого альтернативным сплайсингом. После того, как ген транскрибируется для производства РНК, сначала отслаиваются ненужные биты, называемые интронами. То, как оставшиеся биты, называемые экзонами, сшиваются вместе механизмом сплайсинга клетки, решает, какая версия белка будет произведена. В случае транскрипта РНК для РНК PK-M выбор делается между двумя экзонами: экзон 9, обнаруженный в PK-M1; и экзон 10, включение которого приводит к продукции PK-M2.
"В этом исследовании нашей целью было определить, что именно ищет аппарат сплайсинга, когда он пытается решить, какой экзон включить, а какой исключить," уточняет Крайнер. После серии экспериментов, в которых команда манипулировала двумя экзонами в форме-предшественнике РНК PK-M, дублируя их, меняя местами их положения и т. Д., ученые обнаружили, что сигналы для взаимоисключающего сплайсинга находятся внутри самих двух экзонов.
Сигнал включения экзона 10 представляет собой мощный сплайсинг "усилитель" ?? последовательность нуклеотидов или "базы" который отличается от своего аналога в экзоне 9 всего на два нуклеотида. Эти два так называемых "колебательные основания" ответственны за набор белка сплайсинга под названием SRSF3, как выяснила команда. "Наше открытие, что SRFS3 играет роль в продвижении эффекта Варбурга, согласуется с другими исследованиями, которые недавно идентифицировали этот белок как обладающий онкогенными свойствами и обнаружили, что он продуцируется на высоких уровнях в клетках рака яичников и шейки матки," говорит Крайнер.
Сам по себе SRSF3 может не стать хорошей терапевтической мишенью, поскольку он контролирует сплайсинг многих других генов, не связанных с раком. Но команда Крайнера сосредоточена на поиске способов перенаправления сплайсинга, чтобы заставить раковые клетки преимущественно включать экзон 9 и тем самым производить PK-M1 вместо PK-M2. Команда ранее успешно исправила дефект сращивания, который вызывает нервно-мышечное заболевание, спинальную мышечную атрофию, используя "антисмысловой" технология, которая включает синтетические нуклеотидные последовательности, чтобы перенаправить сплайсинг для принудительного включения одного экзона.
"Поставленная задача более сложна, потому что она включает взаимоисключающий сплайсинг, при котором один экзон должен быть включен, а включение другого экзона должно быть предотвращено," объясняет Крайнер.