Низкокалорийная диета, продление жизни и АМФ-зависимая киназа
Исследователи Стэндфордского университета обнаружили, что фермент АМФ-зависимая киназа (AMPK) играет важную роль в регуляции ранних этапов процесса деления клеток человеческого организма. Согласно полученным авторами данным, реакция этого фермента на дефицит питательных веществ может играть важную роль в развитии как нормальных, так и злокачественных клеток.
По словам руководителя исследования адъюнкт-профессора Анны Бруне (Anne Brunet), ранее ее группа продемонстрировала, что AMPK опосредует взаимосвязь между низкокалорийной диетой и долголетием. Это открытие подтолкнуло ученых к изучению функций, выполняемых этим ферментом в организме человека.
При работе с клетками человека исследователи сконцентрировались на изучении роли AMPK в митозе – процессе, обеспечивающем деление клетки с удвоением генетического материала и его последующим равноценным распределением между двумя дочерними клетками.
Молекула АМФ-зависимой киназы имеет «карман», связывающий молекулу-донор фосфатной группы. Фермент регулирует активность различных белков путем модифицирования их фосфатными остатками, отдаваемыми молекулами-донорами. Основная сложность идентификации белков-мишеней этого фермента заключается в том, что помеченные молекулярной меткой молекулы-доноры слишком велики для кармана молекулы киназы.
Ученым удалось преодолеть эту проблему путем создания модифицированной версии фермента, размер кармана молекулы которого позволяет ей связываться с мечеными молекулами-донорами. Это позволило им провести химический скрининг в условиях живой клетки, результатом которого стало выявление 32-х белков, модифицированных мечеными фосфатными остатками. 28 из них не были ранее известны специалистам как мишени AMPK, причем некоторые из новых белков-мишеней оказались вовлеченными в процесс деления клетки.
Участие фермента, опосредующего реакцию организма на дефицит питательных веществ, в регуляции клеточного деления вполне логично, так как в неблагоприятных условиях успешное завершение митоза без появления генетической нестабильность является вопросом исключительной важности.
Нарушение активности AMPK или фосфорилирования регуляторной субъединицы 12C (PPP1R12C)
мешает завершению цикла деления клетки (рисунок из статьи в Molecular Cell).
Исследователи считают, что полученные ими данные распространяются на все делящиеся клетки. Они отмечают, что идентификация молекул, регулирующих активность АМФ-зависимой киназы, увеличит количество потенциальных мишеней для лечения таких заболеваний, как рак. Более того, они считают, что разработанная ими система скрининга в условиях живой клетки позволить изучить функционирование других ферментов.
Статья Banko et al. Chemical Genetic Screen for AMPKα2 Substrates Uncovers a Network of Proteins Involved in Mitosis опубликована в журнале Molecular Cell.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Stanford University Medical Center:
Study shows how nutrient levels affect enzyme associated with aging process.
14.12.2011