Учёные Университета штата Монтана обнаружили у клеток млекопитающих ранее неизвестный механизм выживания. Он позволяет им получать аминокислоту цистеин даже после отказа клеточных систем, которые обычно обеспечивают её образование. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.
Цистеин необходим клеткам для синтеза белков, защиты от повреждений и формирования дисульфидных связей, поддерживающих пространственную структуру белковых молекул. Как объяснил ведущий автор работы, профессор генетики и развития Эд Шмидт, клеткам требуется постоянный запас этой аминокислоты, однако вне клеток цистеин практически недоступен. Поэтому они обычно получают его, расщепляя цистин — окисленную форму цистеина.
Долгое время считалось, что для такого преобразования клеткам обязательно нужна хотя бы одна работающая система дисульфидредуктаз. Первые сомнения в этом предположении появились в 2014 году, когда выжила колония генетически изменённых мышей, у которых отсутствовал известный механизм превращения цистина в цистеин. «Это считалось невозможным», — сказал Шмидт.
Исследователь пришёл к этому наблюдению после экспериментов с мышами, чьи клетки печени по отдельности лишались одной из двух основных дисульфидредуктаз. Необычные физиологические реакции животных заставили его проверить, действительно ли хотя бы одна из этих систем необходима для жизни клетки. На выяснение причины обнаруженного эффекта у команды ушло ещё семь лет.
Совместно с группой Петера Надя из Венгерского национального института онкологии в Будапеште учёные установили, что у клеток млекопитающих есть запасной химический путь. Если основной механизм не работает, клетка разрывает соседнюю углеродно-серную связь в молекуле цистина и высвобождает необходимый ей цистеин. По словам Шмидта, такая система могла возникнуть у первых многоклеточных организмов как защита от электрофильных токсинов — органических веществ, которые живые организмы используют против хищников и конкурентов.
Открытие может иметь значение для онкологии. Исследователи предполагают, что некоторые опухолевые клетки используют этот резервный механизм, чтобы переживать химиотерапию, лучевое лечение и иммунотерапию. Если научиться избирательно блокировать его в опухолях, это потенциально позволит повысить чувствительность раковых клеток к уже применяемым методам лечения. В работе участвовали студенты Университета штата Монтана Зои Сифорд, Сидни Остад, Мартина Серрано Альварес, Рид Нойд и докторант Колин Миллер.