Ученые из Немецкого центра исследования рака в городе Гейдельберг обнаружили, что модификации РНК в митохондриях способствуют распространению агрессивных опухолей головы и шеи. Для снижения метастазирования можно использовать антибиотики, блокирующие синтез белка в митохондриях, и ингибиторы фермента, осуществляющего модификации. Работа опубликована в журнале Nature.
Клетки агрессивных опухолей способны поражать соседние ткани, образовывая опухоли в других органах. Во время этого процесса они находятся в неблагоприятных условиях: недостаток кислорода, питательных веществ. Для адаптации к этим стрессовым факторам клетки могут изменять способ получения энергии. Следовательно, в процессе метастазирования задействованы митохондрии — энергетические станции клетки, которые используют для синтеза АТФ дыхательные цепи. Так как митохондрии обладают собственным генетическим материалом, они способны синтезировать все компоненты дыхательных цепей самостоятельно. До сих пор не было понятно, каким образом раковые клетки способны регулировать работу митохондрий.
Немецкие ученые показали, что для метастазирования рака играет важную роль модификация тРНК — молекул, которые доставляют аминокислоты при синтезе белка. В ходе этой модификации происходит метилирование цитозина (одного из компонентов тРНК) по пятому положению, поэтому сокращенно модификация называется m5C. Из-за этой модификации синтез белка в митохондриях идет более активно, поэтому повышается количество компонентов дыхательных цепей. В результате опухолевая клетка получает больше энергии, которая расходуется на энергоемкие процессы, например отделение от опухоли. В клетках, где не происходит модификация m5C, энергия преимущественно добывается в ходе гликолиза, который протекает в цитоплазме. Этот процесс менее эффективен, поэтому в этом случае опухоли хуже метастазируют. Все результаты были подтверждены на человеческих опухолях, которые выращивались в мышах. При этом отсутствие модификации m5C не влияло на выживаемость опухолевых клеток или на рост самой опухоли, оно сказывалось только на способность к метастазированию.
Модификацию m5C осуществляет специальный фермент — метилтрансфераза NSUN3. В отсутствие этого фермента метилирование тРНК происходило куда реже, в то же время снижалось метастазирование опухоли. Ученые проверили, можно ли считать NSUN3 биомаркером для метастазирующих опухолей. Оказалось, что сигнатуры экспрессии генов, сообщавшие о повышенном уровне NSUN3 и высокой частоте модификаций m5C, действительно можно использовать для того, чтобы предсказать появление метастазов в лимфоузлах и более тяжелое течение болезни у пациентов с опухолями головы и шеи. Следовательно, этот фермент может использоваться как мишень при диагностике и терапии метастазирующих опухолей.
Кроме того, ученые предложили использовать для снижения метастазирования некоторые антибиотики, способные блокировать синтез белка только в митохондриях, а не во всей клетке. Эксперимент показал, что использование таких антибиотиков, как хлорамфеникол и доксициклин, снижало агрессивное распространение опухоли. В мышиной модели благодаря антибиотикам также снижалось количество метастазов в лимфоузлах.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
