Новости химической науки > Яд осы убивает раковые клетки, разрывая их мембрану

Складчатокрылая оса Polybia paulista защищается от хищников, вырабатывая яд, содержащий мощный противоопухолевый ингредиент.

Новое исследование описывает, как токсин яда осы, получивший название MP1 (Polybia-MP1), селективно уничтожает раковые клетки, не нанося ущерба клеткам здоровым, взаимодействуя с липидами, аномально распределенными по поверхности раковых клеток, и прорывая мембрану клеток опухоли, в результате чего клетка теряет необходимые для ее жизнедеятельности вещества.

Рисунок из Biophys. Journ., 2015, 109 5, 936; doi:10.1016/j.bpj.2015.07.033

Как отмечает руководитель исследования – Пол Билс (Paul Beales) из Университета Лидса, терапия рака, основанная на атаке лекарственным препаратом клеточной мембраны, может представлять собой принципиально новый подход к лечению этого заболевания. Препараты, являющиеся аналогией MP1, могут оказаться полезными в разработке новых комбинированных подходов к лечению, в ходе которых одновременно используется целый ряд препаратов, борющихся с раком за счет одновременной атаки различных органоидов раковых клеток.

Токсин MP1 борется с бактериальными патогенами, разрушая клеточную мембрану микроорганизма. По счастливой случайности этот противобактериальный белок потенциально способен защищать человека от рака – он ингибирует рост злокачественных опухолей простаты и прямой кишки, а также подавляет деление резистентных к лекарственным препаратам лейкемических клеток. Тем не менее, до недавнего времени не было ясно, как белку MP1 удается селективно разрушать раковые клетки, не повреждая клетки здоровые.

Билс и его коллега Хоао Ригьеро Нето (João Ruggiero Neto) из Университета Сан-Пауло (Бразилия) предположили, что причиной селективности MP1 может быть особая структура мембран раковых клеток. У здоровых клеток фосфолипиды фосфатидилсерин [phosphatidylserine (PS)] и фосфатидилэтаноламин [phosphatidylethanolamine (PE)] расположены во внутренней области мембраны клетки, в то время как у раковых клеток PS и PE находятся во внешней области мембраны клетки, контактируя с окружением клетки.

Идея была проверена за счет создания модельных мембран, содержащих фосфолипиды PE и/или PS, после чего эти мембраны вовлекали во взаимодействие с MP1. Для изучения разрушительного влияния MP1 на мембрану клетки было использовано большое количество физических и биофизических методов исследования, и в итоге было обнаружено, что присутствие PS в мембране увеличивает степень связывания MP1 в 7-8 раз, а наличие PE, с другой стороны, повышает способность MP1 быстро разрушать мембраны, увеличивая размер дыр в оболочке клетки в 20-30 раз. Как отмечает Нето, формируясь в считанные секунды, эти поры в мембране достаточно велики для того, чтобы критически важные для жизни клетки РНК и белки покидали ее.

В перспективе исследователи планируют изменить первичную структуру MP1 для того, чтобы выяснить, как аминокислотная последовательность пептида влияет на его свойства, и есть ли возможность дальнейшего улучшения селективности пептида в плане его клинического применения. Как отмечает Билс, более глубокое понимание механизма действия пептида позволит изучить особенности трансляции этого белка и использовать этот белок в медицине, что вполне возможно благодаря низкой токсичности MP1 по отношению к здоровым клеткам.

Источник: Biophys. Journ., 2015, 109 5, 936; doi:10.1016/j.bpj.2015.07.033

метки статьи: #биохимия, #медицинская химия, #молекулярная биология