Откритие помага в разбирането на основни параметри в поведението на нормалните и болните клетки. Екип от Института Уайтхед са открили редица мощни генетични регулатори, наречени „супер-стимулатори”, които контролират идентичността и състоянието на клетката.
Здравите клетки използват супер-стимулаторите, за да контролират гени, отговорни за клетъчните функции и за промени по време на развитието от стволови клетки към такива със специфични функции – например от ембрионална стволова клетка към нервна клетка. А раковите клетки имат способността да създават свои коварни супер-стимулатори, с които произвеждат големи количества белтъци, които водят до формирането на агресивни тумори.
Различните клетъчни видове в тялото съдържат същата генетична информация, но от нея са активирани различни комбинации от гени. Стимулаторите са къси участъци от ДНК молекулата, които имат функцията на „прекъсвачи” – когато към тях се прикачат определени белтъци, могат да включат прочитането на гените.
Двете изследвания (1, 2), публикувани в сп. Cell, демонстрират как тези стимулатори стават още по-мощни, когато много от тях се групират в супер-стимулатори.
На тази илюстрация, сините и червените формички са белтъци, чиято функция е да се прикачат към стимулатори или, в по-големи количества и по-сложни комбинации – към супер-стимулатори. Стимулаторите контролират гени, отговорни за нормалното функциониране на клетката, докато супер-стимулаторите контролират гени, които са свързани с основни параметри в идентичността на клетките. Източник: Институт Уайтхед.
„Досега се дивихме на сложността в клетъчния контрол – милиони стимулатори, контролиращи десетки хиляди гени в огромния набор от различни клетки, които изграждат човешкото тяло“, обяснява Ричард Йънг от екипа в Уайтхед. „Затова беше изненада, когато открихме, че само няколкостотин супер-стимулатори контролират повечето от ключовите гени, които придават на всяка клетка специалните и качества и функции и че именно тези супер-стимулатори се използват по недоброжелателен начин в рака и при други заболявания“
Илюстрация на регулаторен белтък (в зелено), прикачен към ДНК. Автор: Richard Wheeler
Учените от екипа на Йънг се опитвали да направят карта на локациите на супер-стимулатори в генома на туморни клетки от множествена миелома – особено агресивен рак на кръвта. Открили как тези клетки формират собствени супер-стимулатори, с които да подсилват експресията на онкогени (т.е. прочитането на гени, които водят до създаването на белтъци, придаващи ракови характеристики на клетката).
Този феномен не бил ограничен само до един вид рак – изследователите идентифицирали супер-стимулатори при ключови туморни гени и при дребноклетъчен белодробен рак и рак на мозъка.
Също така установили, че обещаващо експериментално лекарство JQ1, което засега демонстрира добри способности да прекратява експресията на онкогена MYC, действа точно чрез прекъсването на функциите на определен супер-стимулатор.
„Трудно е човек да не се развълнува при перспективата за идентифициране на супер-стимулатори в пациентските тумори и разработване на лекарства, насочени към нарушаване на функциите на [раковите супер-стимулатори]„, обяснява Джеймс Браднър от лабораторията в Института за ракови изследвания „Дана-Фарбър”, разработила лекарството JQ1. (Източник: Институт Уайтхед)
