Ученые под руководством химика Нила Келлеха (Neil Kelleher) из Северо-Западного университета определили самую частую причину развития неизлечимого рака. Оказалось, что рост опухолей могут провоцировать специфические мутации в генах RAS, влияющие на присоединение RAS-белков к мембранам клетки и их сигнальную роль. Об этом сообщается в пресс-релизе на MedicalXpress.
Превращение здоровых клеток в злокачественные связано с мутацией в генах RAS, которые кодируют малые G-белки, участвующие в передаче сигнала внутрь клетки. Семейство RAS включает гены, кодирующие такие белковые молекулы, как HRAS, NRAS и две изоформы KRAS (KRAS4a и KRAS4b). Эти белки пронизывают мембрану клетки и связываются с гуанозинтрифосфатом (ГТФ), тем самым изменяя свою структуру и переключаясь в активированное состояние. Мутации, способствующие развитию рака, препятствует переходу RAS в неактивированное состояние.
Онкогенные мутации часто затрагивают участки белков, которые должны связываться с ферментами GAP, создавая новые изоформы. GAP провоцируют гидролиз (распад) гуанозинтрифосфата с образованием гуанозиндифосфата. Таким образом, нежелательная замена нуклеотидов либо снижает скорость гидролиза ГТФ, либо вовсе отменяет ее. Постоянно активированный RAS обуславливает чрезмерный рост и пролиферацию клеток.
Мутации RAS отвечают за 30 процентов всех случаев развития рака у человека, в том числе 95 процентов случаев рака поджелудочной железы и 45 процентов колоректального рака. Эти злокачественные опухоли трудно поддаются лечению. Частично это объясняется тем, что разные изоформы белков могут создавать различные сигнальные пути, способствующие бесконтрольному делению клеток, и для каждого из них требуется свой препарат-блокатор.
Ученые выделили KRAS-белки у пациентов, пораженных колоректальным раком, а также из образцов опухолей с помощью специфичных антител. Далее каждую молекулу идентифицировали с помощью метода, называемого протеомикой «сверху вниз» (top-down proteomics), когда через масс-спектрометрию определяется отношение массы к заряду ионов целых белков (при протеомике «снизу вверх» белки расщепляются, анализируются, а затем вновь собираются). Исследователям удалось определить содержание нормальной формы KRAS4b и его мутантных версий в клетках пациентов, а также их структуру.
Оказалось, что различные мутации в KRAS4b по-разному влияют на посттрансляционную модификацию белка, когда белковая молекула проходит химическую модификацию после своего синтеза на рибосоме. В результате изменяется ее способность присоединяться к мембране клеток и посылать сигналы, обеспечивающие нормальное деление клеток.