Екип от учени от Университета на щата Монтана (MSU) е открил неизвестен досега механизъм за оцеляване на клетките, който позволява на клетките на бозайниците да произвеждат аминокиселината цистеин дори когато клетъчните системи, които обикновено отговарят за нейното снабдяване престанат да функционират. Преди това учените са смятали, че съществуването на такъв механизъм е невъзможно.

„Всички клетки се нуждаят от постоянен запас от аминокиселината цистеин, за да поддържат живота си. При това цистеинът е недостъпен извън клетките.“

заяви водещият автор на изследването Ед Шмид, професор по генетика и развитие в катедрата по микробиология и клетъчна биология на Селскостопанския колеж на Мичиганския държавен университет (MSU)

Цистеинът изпълнява няколко важни функции в клетките: участва в синтеза на протеини, помага на клетките да се защитят от увреждания и допринася за образуването на дисулфидни връзки, които стабилизират протеините и поддържат тяхната триизмерна структура. Десетилетия наред изследователите са смятали, че клетките не могат просто да получават цистеин от околната среда – те трябва да го произвеждат вътрешно, като разграждат цистин, окислената форма на цистеина. Обикновено това става с помощта на така наречената система от дисулфидредуктази. Дълго време учените са смятали, че наличието дори на една функционираща версия на тази система е абсолютно необходимо за живота на клетката.

„Учените отдавна вярваха, че този процес е абсолютно необходим за всички живи клетки. Въпреки това ние открихме досега неизвестна система в клетките на бозайниците, която може да поеме функциите, когато основните системи откажат.“

каза Шмид

Откритието се състои от три етапа и е отнело цели 9 години. Първият важен намек се е появил през 2014 година, когато колония от генетично модифицирани мишки е оцеляла в условия, които според тогавашните научни представи би трябвало да бъдат смъртоносни. При тези мишки е липсвал какъвто и да е известен механизъм за превръщане на цистина в необходимия за клетките цистеин.

„Това трябваше да е невъзможно. Никога не е откриван нито един жив организъм или клетка, способни да живеят без функционираща система от дисулфидредуктази.“

споделя Шмид

Това не е било случайно наблюдение: по-рано Шмид е създал мишки, при които чернодробните клетки поотделно са били лишени от една от двете основни дисулфидредуктази. Поведението на тези животни го накара да се усъмни в господстващото предположение за оцеляването на клетките. Търсенето на обяснение е отнело още 7 години. Екипът на Шмид е работил съвместно с Петер Надем и неговата група от Унгарския национален институт по онкология в Будапеща. Групата на Надем е предоставила аналитични възможности, които са помонгали да се установи как клетките все пак получават цистеин от цистин, въпреки липсата на функционираща система от дисулфидредуктази.

В крайна сметка се е оказало, че клетките на бозайниците разполагат с алтернативен химичен път. Когато обичайният път, в който участват дисулфидредуктазите, е недостъпен, този резервен механизъм разкъсва съседната въглерод-сярна връзка вътре в цистина, в резултат на което се освобождава цистеин, който клетката може да използва.

Според Шмид тази резервна система първоначално може да е възникнала като защита срещу електрофилни токсини – органични молекули, които организмите произвеждат като химическо оръжие срещу хищници или конкуренти. Като предоставя на клетките допълнителен начин да преживяват химически стрес, новият път може да е дал еволюционно предимство на ранните многоклетъчни организми. Въпреки това същият механизъм, който защитава здравите клетки може да има и по-малко полезно последствие. Изследователите подозират, че някои ракови клетки могат да използват този резервен път, за да оцелеят след химиотерапия, лъчетерапия или имунотерапия.

„Същият този път, който предпазва нашите клетки от оксиданти или токсини, вероятно предпазва и раковите клетки от терапията. Сега, когато знаем, че те разполагат с този защитен механизъм, може би ще успеем да го деактивираме целенасочено в туморите, като ги направим по-податливи на лечението.“

каза Шмид

Ако учените успеят да се научат да се намесват избирателно в този процес в туморите, това откритие може в бъдеще да предостави още един начин за повишаване на ефективността на съществуващите методи за лечение на рака.