По мере роста наши клетки реагируют на жестко регулируемые сигналы, которые говорят им расти и делиться, пока им не понадобится развиваться в специализированные ткани и органы. Большинство взрослых клеток являются специализированными и правильно реагируют на сигналы, говорящие им о прекращении роста. Рак может развиться, когда что-то идет не так с этими сигналами.
Один из таких сигналов «остановись и специализируйся» — это белковые комплексы, известные как PP2A. Существует около 100 известных комплексов PP2A, и вместе они, по оценкам, регулируют почти одну треть всех клеточных белков. Эти комплексы состоят из ядра, которое неактивно до тех пор, пока оно не смешается и не совпадет с одним из нескольких белков специфичности с образованием прочно связанных активных комплексов PP2A.
Активный PP2A использует этих партнеров по специфичности для поиска своих мишеней — обычно белков, способствующих росту, — и инактивирует их. Таким образом, PP2A является важным сигналом для сдерживания роста клеток и поддержания нормальных неврологических функций. Неудивительно, что он мутирован при многих раковых заболеваниях и неврологических заболеваниях.«Мы много знаем о том, как формируются активные комплексы PP2A, и идентифицируем все больше и больше их мишеней в клетках, но мы очень мало знаем о том, как они инактивируются», — объясняет Юнна Син, доцент онкологии из онкологического центра UW Carbone Cancer Center. и McArdle Laboratory for Cancer Research и старший автор нового исследования, опубликованного сегодня (22 декабря 2017 г.) в Nature Communications. «Это очень плотно удерживаемый комплекс, он почти как скала, но должен быть способ разбить его».
Предыдущая работа Xing показала, что PP2A неактивен, когда к нему присоединяется регуляторный белок 4. Однако, когда активные комплексы PP2A подвергались воздействию 4, они оставались активными, а это означает, что должен был существовать другой триггер, который разрушил комплекс.В новом исследовании Xing и ее коллеги идентифицировали этот триггер как белок TIPRL.
Когда они воздействовали на активные комплексы PP2A с 4 и TIPRL, комплексы распадались. Затем они определили трехмерную структуру TIRPL с PP2A с помощью метода, известного как рентгеновская кристаллография.
«Структура показывает, как TIPRL может атаковать активные комплексы PP2A, даже если он имеет гораздо более низкое сродство, чем субъединицы специфичности для ядра PP2A», — говорит Син. «С помощью структуры мы смогли определить, как TIRPL может атаковать комплекс, изменить его конформацию и, вместе с 4, заставить его надежно развалиться. Было трудно представить, как этот процесс может происходить без структурного понимания».Если рассматривать PP2A как отвертку с электроприводом, полученные результаты имеют большой практический смысл.
Основной белок — это моторизованная основа, а белки специфичности — те, которые смешиваются и сопоставляются, чтобы помочь PP2A найти правильную цель — это головки винтов. Если вы хотите перейти от отвертки с крестообразным шлицем к отвертке с плоской головкой, вы не выбрасываете весь комплекс силовых отверток и не покупаете новую; лучше отсоединить одну головку винта и прикрепить другую.
Точно так же для клетки требуется много энергии для разложения всего комплекса PP2A, поэтому роль TIPRL заключается в отделении специфичного белка и повторном использовании ядра PP2A.Одним из наиболее интересных открытий этой структуры было то, насколько гибка TIRPL по сравнению с субъединицами специфичности, что побудило исследователей задаться вопросом, как мутации PP2A, обычно наблюдаемые у онкологических больных, влияют на связывание TIPRL. Используя либо нормальное ядро, либо ядро PP2A, содержащее эти мутации, они измерили, насколько хорошо TIPRL и субъединицы специфичности могут связываться с ним. Они обнаружили, что основные мутации почти не влияют на связывание TIPRL, но они резко ослабляют связывание белков специфичности.
Эти мутации, вероятно, вызывают переход от активных комплексов PP2A к разобранной и неактивной форме.«При многих заболеваниях, включая рак и нейродегенеративные заболевания, PP2A в целом менее активен, часто из-за мутаций», — отмечает Син. «Эта структура помогает объяснить, как эти мутации приводят к подавлению экспрессии PP2A, сдвигая баланс в сторону диссоциации комплекса, индуцированного TIPRL».Имея такую структуру, Син рассчитывает лучше понять цикл активации и инактивации PP2A, а также то, как он регулирует рост клеток.
«Например, известно, что активный PP2A ингибирует K-ras, белок, который стимулирует рост многих опухолей и в настоящее время не имеет хороших клинических ингибиторов», — говорит Син. «Если вы найдете способ повторно активировать PP2A, это может быть очень важно при лечении этих видов рака».Исследование было поддержано грантом R01 GM096060-01 Национального института здравоохранения.