Znajdź zawartość

Proteina p53 zapobiega podziałom komórek ze zmutowanym lub uszkodzonym DNA, chroniąc nas w ten sposób przed rozwojem guzów nowotworowych. Problem jednak w tym, że p53 bardzo szybko rozpada się w komórkach. Naukowcy ze szwedzkiego Karolinska Institutet odkryli sposób na ustabilizowanie p53 poprzez dodanie do niej proteiny z nici pajęczej. Nieprawidłowe białka to poważny problem w biologii strukturalnej. Znaczącym przykładem jest tutaj supresor nowotworowy p53, którego niewielka ekspresja i niska stabilność stanowią przeszkodę w rozwoju leków przeciwnowotworowych, czytamy w artykule A “spindle and thread” mechanism unblocks p53 translation by modulating N-terminal disorder opublikowanym na łamach pisma Structure. Komórki wytwarzają niewiele p53, a proteina bardzo szybko się w nich rozpada. Zainspirowało nas to, jak natura tworzy stabilne proteiny i wykorzystaliśmy proteiny z pajęczej sieci do ustabilizowania p53. Nić pajęcza zawiera długie łańcuchy wysoko stabilnych protein i jest jednym z najbardziej wytrzymałych naturalnych polimerów, stwierdził jeden z autorów badań, Michael Landreh. W ramach swoich eksperymentów uczeni dodali do p53 niewielki fragment proteiny z pajęczej sieci. Gdy tylko go wprowadzili, zauważyli, że komórki zaczęły wytwarzać duże ilości p53. Za pomocą mikroskopii elektronowej, spektrometrii mas i symulacji komputerowych naukowcy wykazali, że pajęcza proteina ustabilizowała p53. Stworzenie w komórce bardziej stabilnej odmiany p53 to obiecująca metoda walki z nowotworami. Widzimy, że warto podążać tą drogą. Mamy nadzieję, że w przyszłości uda się opracować bazującą na mRNA szczepionkę antynowotworową, ale zanim to zrobimy, musimy dowiedzieć się, jak proteina zachowuje się w komórce i czy jej duże ilości nie będą toksyczne, mówi współautor badań profesor David Lane. Uczony jest jednym z odkrywców proteiny p53. « powrót do artykułu

Delta-12-prostaglandyna J3 (D12-PGJ3), związek pozyskiwany z kwasu eikozapentaenowego, czyli kwasu omega-3 występującego w rybach, zabija w mysiej śledzionie i szpiku kostnym komórki macierzyste przewlekłej białaczki szpikowej (CML). Przeszłe badania nad kwasami tłuszczowymi zademonstrowały ich korzystny wpływ na układ sercowo-naczyniowy oraz rozwój mózgu, zwłaszcza u niemowląt, ale my wykazaliśmy, że niektóre metabolity kwasów omega-3 mają zdolność wybiórczego uśmiercania u myszy komórek wywołujących białaczkę. Istotne jest to, że myszy były całkowicie wyleczone i nie następowały nawroty choroby - zaznacza prof. Sandeep Prabhu z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii. D12-PGJ3 aktywuje w komórkach macierzystych białaczki gen białka p53, czynnika transkrypcyjnego o własnościach supresora nowotworowego, uruchamiając w ten sposób program apoptozy. p53 [...] reguluje odpowiedź na uszkodzenia DNA i podtrzymuje stabilność genomu. Uśmiercenie komórek macierzystych białaczki jest bardzo ważne, ponieważ mogą się one dzielić, dając więcej komórek nowotworowych/macierzystych. Obecne leki na przewlekłą białaczkę szpikową nie prowadzą do całkowitego wyleczenia, ponieważ nie obierają na cel komórek macierzystych, tylko utrzymują liczbę komórek nowotworowych na niskim poziomie - wyjaśnia prof. Robert Paulson, współautor badań. Pacjenci muszą stale zażywać leki. Jeśli przestaną, choroba nawraca, ponieważ komórki macierzyste białaczki są lekooporne. Podczas eksperymentów codziennie przez tydzień Amerykanie wstrzykiwali każdej z myszy 600 nanogramów D12-PGJ3. Badania pokazały, że gryzonie zostały w pełni wyleczone. Parametry krwi były prawidłowe, rozmiary śledziony wróciły do normy, nie dochodziło do nawrotów białaczki. Zdecydowano się na testowanie właśnie D12-PGJ3, ponieważ wywoływał on najmniejszą liczbę skutków ubocznych. Akademicy zamierzają sprawdzić, czy D12-PGJ3 można wykorzystać w terminalnej fazie CML. Obecnie nie ma leków, które skutkowałyby po podaniu na tym etapie choroby.

Białko zwane p53 jest jedną z najważniejszych molekuł chroniących nasze DNA przed mutacjami oraz zapobiegających nowotworzeniu poprzez zabijanie wadliwych komórek. Naukowcy z Uniwersytetu Cornell zaobserwowali jednak, że w niektórych przypadkach brak funkcjonalnego p53 nie zwiększa prawdopodobieństwa przeżycia wadliwych komorek, a zmniejsza je. Naukowcy z amerykańskiej uczelni skupili się na interakcjach pomiędzy p53 i Hus1 - białkiem blokującym replikację komórek w reakcji na wykryte uszkodzenie DNA. W pierwszym etapie eksperymentu naukowcy badali śmiertelność zdrowych komórek gruczołu mlekowego myszy w reakcji na inaktywację genu kodującego Hus1. Wykazano w ten sposób, że zablokowanie aktywności tej sekwencji powoduje samobójczą śmierć komórek zwaną apoptozą. Następne doświadczenie przeprowadzono na komórkach z nieaktywnym genem kodującym p53. Ponieważ białko to jest podstawowym elementem wyzwalającym apoptozę wadliwych komórek, badacze oczekiwali, że prawdopodobieństwo przeżycia komórek gruczołu mlekowego wzrośnie. W rzeczywistości stało się jednak zupełnie inaczej - po zablokowaniu aktywności Hus1 okazało się, że komórki gruczołu mlekowego zaczęły bardzo szybko ginąć, osiągając przy tym tempo znacznie wyższe, niż w przypadku aktywnego p53 i nieaktywnego Hus1. Na podstawie obu prób wywnioskowano, że apoptoza związana z zablokowaniem aktywności Hus1 musi zachodzić w sposób niezależny od p53, co oznacza z kolei, że komórki nowotworowe pozbawione aktywności tego ostatniego można by - przynajmniej teoretycznie - niszczyć za pomocą blokady Hus1. Jest to bardzo wazna informacja, gdyż upośledzenie aktywności p53 stwierdza się w ok. 50% przypadków nowotworów. Nasza praca w istotny sposób przyczynia się do poznania komórek nowotworowych i ich słabości, ocenia Robert Weiss, jeden z autorów studium. Mutacje pozwalające komórkom nowotworowym na niekontrolowane dzielenie się sprawiają jednocześnie, że stają się one zależne od pewnych procesów komórkowych. My byliśmy w stanie wykorzystać jedną taką zależność, występującą w komórkach nieposiadających p53, i mogliśmy je skutecznie zabijać poprzez blokowanie Hus1. Dalsze wysiłki badaczy z Uniwersytetu Cornell będą skierowane na zrozumienie przyczyn nieoczekiwanego zachowania się komórek. Dla pełnego zrozumienia obserwowanych zjawisk konieczne będzie także przeprowadzenie badań na komórkach nowotworowych.

Aktywność białka p53, zwanego niekiedy "strażnikiem genomu", była dotychczas uznawana za krytyczną linię obrony komórek przed transformacją nowotworową. Okazuje się jednak, że w pewnych okolicznościach ta sama proteina może znacznie zwiększać oporność komórek na chemioterapię. Opisywany proces jest ściśle związany ze zjawiskiem wyciszenia (ang. quiescence), charakteryzującym się niemal całkowitym zatrzymaniem podziałów komórek macierzystych oraz zmniejszeniem tempa ich metbolizmu. Jak pokazują najnowsze badania przeprowadzone przez badaczy ze szpitala Memorial Sloan-Kettering Cancer Center (MSKCC), zjawisko to pomaga komórkom macierzystym szpiku przeżyć pomimo stosowania znacznych dawek chemioterapii. "Wyciszone" komórki krwiotwórcze szpiku kostnego wytwarzały zadziwiająco wysoki poziom białka p53. Jest to zaskakujące, gdyż proteina ta była dotąd jednoznacznie kojarzona jako czynnik sprzyjający apoptozie, czyli obumieraniu komórek np. w odpowiedzi na uszkodzenia. Okazuje się jednak, że w tym wyjątkowym przypadku aktywność p53 powoduje, w obecności innych czynników, dokładnie przeciwny efekt - oporność zdrowych komórek macierzystych szpiku na agresywną farmakoterapię nowotworu. To pierwszy raz, kiedy ktokolwiek ustalił, iż p53 odgrywa rolę w ustanawianiu stanu wyciszenia komórek. Co więcej, zaskakujące jest, iż niektóre komórki, które utraciły p53, mogą w rzeczywistości być znacznie łatwiej zabite od tych, w których p53 funkcjonuje normalnie - opisuje wyniki badań ich główny autor, dr Stephen Nimer, szef Służby Hematologicznej w MSKCC. Zdaniem naukowca, dokonane odkrycie może być istotne przede wszystkim podczas prób wyeliminowania tzw. komórek macierzystych nowotworu. Ta słabo poznana grupa jest uważana za "dostawcę" nowych komórek nowotworowych dzięki swojej zdolności do intensywnych podziałów. Dr Nimer przypuszcza, że mogą one okresowo przechodzić w stan analogiczny do wyciszenia i w ten sposób ograniczać własną podatność na chemioterapię.

Apigenina, związek występujący powszechnie w owocach i warzywach, znacznie zwiększa podatność komórek nowotworowych na chemioterapię. Czy włączenie tego związku do diety pozwoli na poprawę skuteczności leczenia? Autorem odkrycia jest Xuan Liu, profesor biochemii pracująca na Uniwersytecie Kalifornijskim. Badaczka zaobserwowała, że należąca do flawonów apigenina bierze udział w przenoszeniu jednego z kluczowych białek komórki, zwanego p53, do jądra komórkowego. Opisywana proteina, zwana niekiedy "strażnikiem genomu", jest jedną z najważniejszych molekuł zabezpieczających integralność komórki. W zdrowo funkcjonującej komórce jest ona rozproszona pomiędzy cytoplazmą i jądrem komórkowym. Jeśli jednak jej fizjologia zostaje zaburzona, niemal cała pula cząsteczek p53 przenosi się do jądra komórkowego. Uruchamia tam cała grupę genów odpowiedzialnych m.in. za naprawę uszkodzeń DNA, a następnie, jeżeli nie udaje się przywrócić prawidłowej formy materiału genetycznego, prowadzi komórkę na szlak apoptozy, czyli samobójczej śmierci. Liczne nowotwory ograniczają wpływ p53 na komórkę dzięki procesowi zwanemu sekwestracją cytoplazmatyczną. Polega on na więzieniu cząsteczek "strażnika genomu" w cytoplazmie i blokowaniu ich przedostawania się do jądra komórkowego. Zapewnia to komórce nowotworowej znacznie większą oporność na czynniki toksyczne, a także na sygnały ze strony układu odpornościowego zmuszające komórkę do podadnia się apoptozie. Wiele wskazuje na to, że związki takie jak apigenina bardzo skutecznie ułatwiają przenoszenie p53 do jądra komórkowego i tym samym zwiększają podatność komórek na śmierć w wyniku uszkodzeń. Zwiększa to ich wrażliwość na chemioterapię, której zasadniczym celem jest najczęściej bezpośrednie niszczenie materiału genetycznego komórek. Co więcej, także komórki nieleczone giną łatwiej, gdy dociera do nich apigenina. Ułatwia ona bowiem "dostrzeganie" przez komórkę własnych uszkodzeń DNA i przeprowadzenie procesu apoptozy. Ponieważ zdrowe komórki dysponują mechanizmami ułatwiającymi regenerację DNA, są one znacznie mniej wrażliwe na chemioterapię od komórek nowotworowych, w których systemy naprawy materiału genetycznego są przeważnie uszkodzone. W efekcie komórki guza reagują na leczenie znacznie gorzej i giną. Nawet przy braku leczenia apigenina ma jednak szansę działać, gdyż zwiększa "czułość" układu zależnego od p53 i zwiększa prawdopodobieństwo skierowania komórki na szlak apoptozy. Apigenina jest związkiem występującym w roślinach stosunkowo powszechnie. Dużą zawartość tej substancji stwierdzono m.in. w owocach (jabłkach, wiśniach i winogronach), warzywach (natka pietruszki, seler, karczoch) i orzechach. Wielu ludzi przyjmuje ją także razem z napojami, gdyż duże ilości tej substancji odkryto także w winie i herbacie. Jak podkreśla prof. Liu, nasze badanie przemawiają za włączeniem warzyw i owoców do naszej codziennej diety w celu zapobiegania nowotworów. Zalecenie jest niezwykle proste, ale praktyka pokazuje, że w praktyce jest z tym znacznie gorzej.

Badania przeprowadzone na pacjentkach cierpiących na raka jajników i przechodzących chemioterapię wykazały, że gen p53, odpowiedzialny za zwalczanie raka, może w ich przypadku uczynić czasami więcej złego niż dobrego. Naukowcy zauważyli, że pacjentki ze zmutowanym, niedziałającym p53 zdrowiały po chemioterapii dwukrotnie częściej niż te, u których gen prawidłowo funkcjonował. Gen p53 koduje specjalne białko, które ma zwalczać komórki nowotworowe. Białko to najpierw przedostaje się do komórki, zatrzymuje jej rozwój i próbuje ją naprawić. Jeśli to się nie uda, rozpoczyna proces apoptozy, czyli śmierci komórkowej. John McDonald, szef wydziału biologii na Georgia Institute of Technology wyjaśnia, że może to być broń obosieczna. U pacjentek z funkcjonującym p53 białko kodowane przez gen naprawia niektóre komórki nowotworowe uszkodzone przez chemioterapię i one nadal pozostają komórkami nowotworowymi. McDonald i jego zespół porównali pacjentki z guzami łagodnymi i złośliwymi. Niektóre z nich przeszły chemioterapię, a wszystkie zostały zakwalifikowane do operacyjnego usunięcia guza. Uczeni obserwujący guzy zauważyli, że u pacjentek po chemioterapii guzy zmieniły się i można zakwalifikować do dwóch grup. Jedne wyglądały tak, jakby w ogóle nie poddano ich chemioterapii, w innych znaleziono geny, które mogły do tych, występujących w guzach złośliwych. Odkryliśmy, że w wielu przypadkach były tam geny, które znajdujemy w komórkach podlegających apoptozie – mówi McDonald. Jego zespół skupił się na p53 i odkrył, że u pacjentów, których guzy wyglądały jakby nie zostały poddane leczeniu, p53 był zmutowany, a kodowane przez niego białko nie działało. Literatura fachowa twierdzi, że taka mutacja p53 to zły prognostyk – dodał McDonald. Pomimo złych prognoz po pięciu latach wciąż żyło 70% pacjentek ze zmutowanym niedziałającym p53. Ten sam okres czasu przeżyło jedynie 30% kobiet z drugiej grupy. Yue Xiong, profesor biochemii i fizyki na University of North Carolina, wyjaśnia ten fenomen. Komórki są znacznie bardziej wrażliwe na uszkodzenia DNA, wywoływane np. chemioterapią, gdy ich cykl życiowy przebiega normalnie. Jeśli więc mamy do czynienia z komórką z uszkodzonym DNA, której cykl życiowy został zatrzymany, na przykład przez p53, to ma ona większe szanse przeżyć chemioterapię niż komórka, w organizmie pacjenta, którego p53 nie działa. McDonald i jego zespół uważają, że konieczne może okazać się opracowanie nowego sposobu leczenia nowotworów, który będzie wyłączał p53 podczas chemioterapii. Jednak takie wyłączenie, jak podkreślają uczeni, powinno mieć miejsce jedynie na czas chemioterapii, później gen należałoby włączyć.