Неожиданное открытие о дрожжах может привести к новым способам диагностики и терапии рака.

Недавнее открытие, сделанное учеными Медицинской школы Университета Вирджинии совместно с их коллегами из EMBL в Германии, указывает на уникальную адаптацию, позволяющую дрожжевым клеткам впадать в состояние покоя при нехватке питательных веществ. Эта способность к спячке в условиях стресса напоминает механизмы выживания раковых клеток, которые сталкиваются с дефицитом питательных веществ во время бесконтрольного роста.

По словам исследователя Ахмада Джомаа, доктора философии из отделения молекулярной физиологии и биологической физики Школы медицины, неожиданные результаты могут открыть новые горизонты для разработки стратегий, позволяющих более эффективно выявлять раковые клетки и делать их более уязвимыми к голоданию, что может облегчить лечение.

«В сложных условиях клетки могут замедлять свои процессы, погружаясь в глубокий сон, чтобы выжить, а затем, по всей видимости, вновь активизируются», — отмечает Джомаа. «Поэтому нам крайне важно понять механизмы адаптации к голоданию и то, как эти клетки переходят в спящий режим для сохранения жизни и избежания гибели».

Работая вместе с Симон Маттеи, доктором философии, и коллегами из EMBL, Джомаа и его команда выяснили, что когда «электростанции» дрожжевых клеток отключаются и переходят в спящий режим для снижения стресса, они укутываются в неожиданный защитный слой. Поверхность этих «клеточных электростанций», известных как митохондрии, оказывается покрыта деактивированными рибосомами — клеточными структурами, которые обычно отвечают за синтез белков.

Исследователи смогли на молекулярном уровне зафиксировать, как рибосомы присоединяются к митохондриям, используя мощные методы одночастичной криоэлектронной микроскопии и криоэлектронной томографии. Они с удивлением обнаружили, что рибосомы прикрепляются «вверх ногами». Такое взаимодействие не наблюдалось ранее и может помочь раскрыть тайны того, как клетки входят в состояние покоя и пробуждаются от него. «Мы знали, что клетки стремятся экономить энергию и сворачивают свои рибосомы, но не ожидали, что они будут присоединяться к митохондриям в перевернутом виде», — говорит исследователь.

Новые находки могут существенно повлиять на наше понимание рака. Из-за бесконтрольного роста раковые клетки постоянно испытывают нехватку питательных веществ, что заставляет их часто впадать в состояние покоя для выживания и укрытия от иммунной системы. Понимание механизмов этого процесса открывает новые пути воздействия на раковые клетки, что может улучшить состояние пациентов и снизить риск рецидивов.

«На следующих этапах мы стремимся выяснить не только то, как клетки регулируют переход в состояние покоя, но и как они пробуждаются из этого глубокого сна. В настоящее время мы используем дрожжи, так как с ними проще работать. Кроме того, мы изучаем этот процесс на культивируемых раковых клетках, что является довольно сложной задачей», — добавляет Джомаа.

В конечном итоге я надеюсь, что исследования моей группы приведут к открытиям новых маркеров для отслеживания спящих раковых клеток. Эти клетки трудно обнаружить при диагностике, но мы надеемся, что наше исследование привлечет большее внимание и поможет достичь нашей цели».

Исследователи опубликовали свои результаты в научном журнале Nature Communications.