Ученые-химики из МГУ, РАН, ФМБА России и других научных организаций разработали молекулярный инструмент, который позволяет усилить работу митохондрий и за счет этого замедлить размножение раковых клеток и рост опухолей меланомы. Результаты работы описаны в статье, опубликованной в журнале Nature Chemical Biology.
Глюкоза в организме превращается в углекислый газ не в один, а в несколько этапов. На первом она расщепляется до пирувата, который затем поступает в митохондрии, где и окисляется до углекислого газа с участием кислорода. Однако во многих опухолевых клетках даже при достаточном количестве кислорода преобладает только первый этап — расщепление глюкозы. А так как пируват попадает в митохондрии плохо, то и окисление его снижено. Это явление называют эффектом Варбурга.
Ученые решили выяснить, как принудительное усиление работы митохондрий повлияет на опухолевые клетки. Для этого они создали молекулярный инструмент Grubraw, название которого представляет собой слово Warburg («Варбург»), прочитанное наоборот. Он позволяет получать пируват прямо внутри митохондрий — а значит, обойти ограничения, препятствующие поступлению пирувата в митохондрии, и усилить процессы окислительного метаболизма.
В экспериментах на раковых клетках активация Grubraw усиливала митохондриальное дыхание и в большинстве исследованных клеточных моделей снижала скорость размножения. Авторы работы проверили действие инструмента на мышах с опухолями, сформированными из клеток меланомы человека. При активации Grubraw рост опухолей замедлялся.
Анализ также показал, что усиление работы митохондрий сопровождалось изменениями активности генов, связанных с клеточным циклом, делением клеток и репликацией ДНК. При этом опухолевые клетки частично компенсировали усиление митохондриального обмена, выводя избыток образовавшегося пирувата за пределы клетки.
Полученные результаты расширяют представления о роли митохондрий в развитии опухолей и могут помочь в поиске новых подходов к воздействию на опухолевый метаболизм.
