Полиамины, такие как спермидин, — это природные молекулы, присутствующие во всех живых клетках и играющие ключевую роль в их росте и специализации. Они входят в число соединений, известных своим двойственным действием, подобно активным формам кислорода, оксиду азота или некоторым цитокинам, которые в норме выполняют важные функции, но при дисбалансе могут способствовать развитию заболеваний. В последние годы ученые активно изучают потенциал полиаминов в качестве «геропротекторов» — веществ, способствующих здоровому старению, в основном за счет стимуляции аутофагии, процесса клеточной «уборки». Однако у этих молекул обнаружилась и тревожная обратная сторона.
Парадоксально, но высокие уровни полиаминов также постоянно находят во многих типах рака, где они связаны с агрессивным ростом опухолей. Это создало серьезную научную загадку: как одни и те же соединения могут способствовать и долголетию, и онкологическим заболеваниям? Особенно непонятными оставались механизмы, с помощью которых полиамины влияют на метаболизм раковых клеток, заставляя их переключаться на быстрое получение энергии.
Чтобы разгадать эту тайну, исследовательская группа под руководством доцента Кёхэя Хигаши из Токийского университета наук провела масштабное исследование. Ученые использовали человеческие раковые клеточные линии и передовые протеомные методы, чтобы детально изучить, как полиамины влияют на производство белков и обмен веществ в контексте онкологии.
Результаты, опубликованные в Journal of Biological Chemistry, прояснили картину. Оказалось, что в раковых клетках полиамины стимулируют рост по иному пути, нежели в здоровых. Они усиливают гликолиз — процесс быстрого расщепления глюкозы для получения энергии, а не улучшают работу митохондрий. Кроме того, полиамины повышают уровень специфического белка eIF5A2 и нескольких рибосомных белков, ассоциированных с тяжестью рака.
Ключевым открытием стало прямое сравнение двух очень похожих белков: eIF5A1 и eIF5A2. Выяснилось, что в здоровых тканях полиамины активируют eIF5A1, который через аутофагию поддерживает функцию митохондрий. В раковых же тканях полиамины способствуют синтезу eIF5A2, который, в свою очередь, контролирует экспрессию генов на уровне трансляции, облегчая бесконтрольное деление раковых клеток.
Ученые также раскрыли молекулярный механизм, лежащий в основе этого переключения. В норме производство белка eIF5A2 сдерживается небольшой регуляторной молекулой РНК под названием miR-6514-5p. Подобные микроРНК, являясь короткими некодирующими молекулами, обычно функционируют, связываясь с матричными РНК и подавляя синтез определенных белков, тем самым тонко регулируя клеточные процессы. Однако полиамины нарушают работу этого естественного «тормоза», что позволяет клетке производить eIF5A2 в больших количествах и запускать пролиферацию.
Эти выводы имеют огромное значение как для онкологии, так и для использования полиаминов в качестве добавок. Они подчеркивают, насколько важен биологический контекст: в здоровом организме полиамины могут быть полезны, но в тканях с онкологическим риском те же молекулы способны подпитывать опухоль. Исследование указывает на eIF5A2 как на многообещающую новую мишень для терапии, воздействие на которую теоретически может замедлить рак, не нарушая полезных эффектов, связанных с eIF5A1 и здоровым старением.
Источник: Scientists reveal why a popular anti-aging compound may also fuel cancer