Ученые FMI определили новый ингибитор, который действует синергично с низкими дозами других повреждающих ДНК агентов, вызывая резкую фрагментацию хромосом даже в нормальных клетках. Неожиданно соединение действует как ингибитор большого комплекса киназы под названием TORC2, который регулирует полимеризацию актина. С помощью этого исследования ученые выявили ранее недооцененную связь между цитоплазматическим регулятором TORC2, актином и восстановлением повреждений ДНК.
С 1960-х годов для лечения рака использовались комбинации химиотерапевтических препаратов, сначала в основном для снижения риска резистентности, а затем, когда стали более понятными мутации, вызывающие рак, чтобы иметь возможность одновременно вмешиваться в несколько молекулярных процессов в раке. С годами комбинированные методы лечения становятся все более изощренными. В настоящее время ученые ищут новые комбинированные методы лечения, которые вызывают гибель клеток в четко определенных ситуациях, например, в клетках, несущих мутации, усиливающие рак.
Группа Сьюзан Гассер, директора и руководителя группы Института биомедицинских исследований Фридриха Мишера, в сотрудничестве с коллегами из Института биомедицинских исследований Novartis определила очень мощный ингибитор, который усиливает действие других химиотерапевтических средств на раковые клетки. Он возник в результате поиска соединения, которое усиливает гибель клеток в клетках, несущих мутации, подавляющие опухоль. Их результаты были опубликованы в известном журнале Molecular Cell.
На экране, который объединил 1.5 миллионов соединений библиотеки соединений Novartis с мутациями в почкующихся дрожжах, они идентифицировали соединения, которые вызывали гибель в клетках с мутацией в киназе контрольной точки ATR или ДНК-геликазе Блума (Sgs1 в дрожжах). Эти два белка, которые действуют в контексте механизмов репарации ДНК, активируются, чтобы уменьшить повреждение ДНК во время быстрой репликации раковых клеток, химиотерапия и их мутация или потеря усиливают влияние рака, отсюда и название "мутации, усиливающие рак".
Скрининг выявил новое соединение, которое является мощным ингибитором Target Of Rapamycin Complex (TORC) 1 и 2, двух больших комплексов киназ, которые контролируют рост клеток в ответ на питательные вещества. Команда обнаружила, что в клетках, обработанных этим ингибитором, низкие дозы повреждающего ДНК агента, зеоцина, значительно усиливали спровоцированное повреждение, вызывая резкую фрагментацию хромосом дрожжей в течение очень короткого периода воздействия.
Основываясь на анализе различных мутантных штаммов дрожжей, Кенджи Шимада из лаборатории Сьюзан Гассер смог показать, что фрагментация хромосом возникает из-за ингибирования TORC2, но не TORC1, который является гораздо лучше изученной киназой из пары. Соответствующими нижестоящими факторами являются две другие киназы, Ypk1 и Ypk2, которые контролируют полимеризацию актина. Действительно, условные аллели этой Ypk-киназы воспроизводят индуцированную лекарством фрагментацию хромосом и ингибирование роста клеток на зеоцине. Примечательно, что нарушение полимеризации актина другими химическими веществами также вызывало фрагментацию хроматина на зеоцине.
"В сотрудничестве с нашими коллегами из NIBR мы выявили ранее недооцененную связь прототипного цитоплазматического регулятора TORC2 с восстановлением повреждений ДНК," сказал Гассер. "Мы впервые показываем, что TORC2 может влиять на функции, выходящие далеко за пределы направленного роста, изменяя полимеризацию актина. Это особенно интересно, потому что все идентифицированные факторы, в частности пути репарации, консервативны в клетках млекопитающих."