лаборатория и
производство
журнал для профессионалов
в химии, материаловедении, нанотехнологиях, науках о жизни

Неожиданная функция белка каспаза-2

Белок каспаза-2, как и прочие представители семейства каспаз, способствует процессам гибели клеток, таким как некроз и апоптоз. Однако в последнее время у него стали находить и другие функции. Например, одно из недавних исследований под руководством Бориса Животовского показало, что каспаза-2 связывается с белком RFXANK. Он входит в число веществ, контролирующих работу главного комплекса гистосовместимости — одной из важнейших белковых структур, позволяющих иммунитету отличать чужеродные объекты от «родных» организму.

Поиск молекул, взаимодействующих с каспазой-2, на этом не прекратили. Исследователи из Каролинского института (Швеция) и МГУ им. М.В. Ломоносова под руководством Бориса Животовского обнаружили новую функцию белка каспаза-2. Выяснилось, что он не только запускает запрограммированную гибель ряда клеток, но и ускоряет миграцию некоторых их типов. Это наблюдается при взаимодействии каспазы-2 с белком FAN. Есть вероятность, что подавление такого взаимодействия способно замедлить образование метастазов, а его активация — ускорить заживление ран.

В новой работе российские и шведские биологи определили возможность связывания множества белков с каспазой-2, используя двугибридный анализ в клетках дрожжей. Суть этого метода такова. Существуют факторы активации генов, молекулы которых состоят из двух частей — доменов. Чтобы фактор активации выполнил свою работу, две его части должны соединиться. Методами генной инженерии можно присоединить ДНК, кодирующую один домен, к гену каспазы-2, а ДНК, кодирующую другой домен фактора активации, к гену интересующего ученых белка.

Таким образом, дрожжевая клетка произведет рекомбинантные белки, несущие в своем составе разъединенные домены фактора активации. Они смогут соединиться, только если каспаза-2 свяжется с интересующим исследователей белком. Если это произойдет, то фактор активации определенного гена начнет свою работу. Внешне это может проявиться в том, что клетки дрожжей начнут перерабатывать вещество, которое они ранее не могли «съесть», либо флуоресцировать.

Двугибридный анализ показал, что каспаза-2 способна связываться со множеством белков. Наиболее интересный из них — активатор нейтральной сфингомиелиназы FAN. Он контролирует образование одного из классов липидов — церамидов, а также миграцию клеток, образование мембранных пузырьков — везикул и производство одного из регуляторов воспаления — интерлейкина-6.

Определить, какая из этих функций реализуется при взаимодействии FAN с каспазой-2, помогла липидомика — анализ наличия и функций всех липидов в клетке. В данном случае использовали культуру «бессмертных» человеческих клеток рака шейки матки HeLa. Подавляя и повышая активность FAN и каспазы-2, ученые отмечали, как менялся липидный состав HeLa. Также в этой серии исследований клетки в одной культуре физически отделяли друг от друга, имитируя ранение.

Итоги анализа состояния HeLa показали, что подавление взаимодействия каспазы-2 и FAN замедляет миграцию клеток к месту «ранения» (и образование метастазов, т.к. исследование было проведено на раковых клетках), а его чрезмерная активация приводит к образованию аномально крупных везикул, что отрицательно влияет на транспорт веществ внутрь клетки и наружу. В число этих веществ входит интерлейкин-6 — белок, влияющий на реакции воспаления. Теоретически, блокируя работу комплекса каспазы-2 с FAN, можно замедлять образование метастазов, а активируя его, можно ускорить заживление ран. Однако оба белка встроены в такие сложные сети биохимических реакций, что без дополнительных исследований нельзя гарантировать, что изменение их активности не повредит клеткам.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.

ТАСС по материалам Biochemical and Biophysical Research Communications.
https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2018.03.230

Leave a comment

лаборатория и
производство