Исследователи из Университета Оулу и Гарвардского университета обнаружили ранее неизвестный механизм, с помощью которого клетки организма воспринимают кислород. Недостаток кислорода оказывает прямое влияние на функционирование генов и препятствует дифференцировке клеток. Исследование может открыть новые возможности для разработки лекарств от рака. Он был опубликован в журнале Science.
В основе открытия лежат ферменты, называемые гистоновыми деметилазами, задача которых – регулировать структуру хроматина, т.е.е. ДНК и прикрепленные белки. Исследователи продемонстрировали, что недостаток кислорода препятствует работе определенных гистоновых деметилаз, в результате чего клетки не могут дифференцироваться.
Это новое открытие актуально при разработке новых лекарств от рака. Раковые клетки, как правило, недифференцированы, а аномалии хроматина были обнаружены при многих формах рака.
"Уровни кислорода в опухолевых тканях часто низкие из-за их быстрого роста и недостаточной васкулярности, и, кроме того, гистоновые деметилазы во многих раковых клетках либо мутированы, либо полностью отсутствуют," говорит доктор медицинских наук.D. Туомас Лаукка, изучавший эту тему в своей докторской диссертации.
Было известно, что недостаток кислорода останавливает дифференцировку клеток. Стволовые клетки – это пример недифференцированных клеток, обычно расположенных в нишах человеческого тела с наибольшим содержанием кислорода. Теперь исследователи продемонстрировали прямую связь между содержанием кислорода, активностью гистон-деметилазы, функцией генов и дифференцировкой клеток.
"Мы впервые показали, что количество кислорода напрямую влияет на активность гистон-деметилазы. Ранее считалось, что этот эффект является косвенным," Профессор Пеппи Карппинен из Университета Оулу говорит.
По словам Карппинена, это открытие будет формировать представления о том, как организм воспринимает кислород. В процессе эволюции животные разработали метод определения кислорода, в основе которого лежит белок HIF. Активируется при падении уровня кислорода в крови. Однако на заводах такой системы нет. Вместо этого у них есть гистоновые деметилазы. Возможно, гистоновые деметилазы являются более ранним методом определения кислорода в живых организмах, предшествующим белкам HIF.
Затем исследователи намерены более внимательно изучить, почему некоторые гистоновые деметилазы больше зависят от кислорода, чем другие.
Карппинен, которая использует имя Койвунен в научных статьях, и ее исследовательская группа уже почти 20 лет проводят новаторские исследования датчиков кислорода в организме и фармацевтических разработок.