По данным нового исследования, проведенного сотрудниками Техасского университета в Далласе (The University of Texas at Dallas), США, выявлена функциональная взаимосвязь ферментов NQO1 и HIF-1α в поддержании роста опухолевых клеток. Результаты работы опубликованы в издании «Nature Communications» 14 декабря 2016 г.
Доктор Юнг-Ван (Джей) Ким (Jung-Whan (Jay) Kim), доцент биологических наук и один из руководителей научного проекта, объяснил, что в условиях нормального физиологического состояния фермент NQO1 функционирует в организме человека как онкопротектор, препятствуя повреждающему влиянию свободных радикалов и токсинов внешней среды, в частности сигаретного дыма. Фермент HIF-1α поддерживает функциональную активность клеток при гипоксии.
Помимо этого, ранее установлено, что оба указанных фермента содержатся в различных опухолевых клетках, функционируя в них постоянно на высоком уровне. В частности, повышенная функциональная экспрессия фермента NQO1 рассматривалась как маркер неблагоприятного прогноза при опухолях толстой кишки, легкого, поджелудочной железы, а также при раке молочной железы и шейки матки, несмотря на то, что молекулярные механизмы этих процессов оставались неясными. В настоящем исследовании ученые предложили вероятное объяснение подобным фактам. Так, для роста раковых клеток, равно как и любых других, необходим кислород. Однако в условиях ускоренных процессов развития такие клетки испытывают состояние гипоксии. Адаптируясь в этой ситуации, опухолевые клетки используют различные механизмы, одним из которых является усиление экспрессии фермента HIF-1α, который в свою очередь активирует процессы роста и дифференциации сосудистой сети и перепрограммирования клеточного метаболизма с целью адаптации к гипоксии.
В настоящем исследовании группа ученых провела серию экспериментов с целью определения типа протеина, взаимодействующего с HIF-1α, в результате чего установила, что NQO1 образует комплекс с HIF-1α. Результаты работы показали, что посредством связывания HIF-1α в опухолевых клетках NQO1 регулирует родственный протеин путем его стабилизации, предотвращая деградацию HIF-1α. Таким образом, подтверждена функция NQO1 в стабилизации HIF-1α, который, в свою очередь, усиливает рост опухоли.
В рамках данной работы, изучая колоректальные опухолевые клетки, полученные от пациентов, ученые выявили существенную корреляцию между выраженной экспрессией NQO1 и аналогичными высокими уровнями HIF-1α, что, по мнению авторов исследования, достоверно подтверждает функциональную взаимосвязь между указанными ферментами.
В последующих экспериментах ученые выделили NQO1 из клеток колоректального рака и опухоли молочной железы. Модифицированные клетки инъецировали лабораторным животным с моделированной иммуносупрессией в организме. Контрольной группе животных инъецировали неизмененные клетки. Проведя оценку состояния животных, ученые зафиксировали уменьшение опухолевого роста у животных, которым вводили опухолевые клетки без NQO1. Комментируя полученные результаты, авторы отметили, что проведенное исследование убедительно доказывает функциональную взаимосвязь двух ферментов и, в частности, подавление опухолевого роста за счет снижения NQO1-зависимой активности HIF-1α.
В настоящее время команда исследователей изучает роль HIF-1α при определенных типах опухолей легкого с целью идентификации молекул, оказывающих блокирующее влияние на фермент HIF-1α в раковых клетках.
- Oh E.-T., Kim J.-W., Kim J.M. et al. (2016) NQO1 inhibits proteasome-mediated degradation of HIF-1α. Nat. Commun., Dec. 14 (http://www.nature.com/articles/ncomms13593).
- University of Texas at Dallas (2016) Scientists discover new cancer connection. Sci. Bul., Dec. 14 (http://sciencebulletin.org/archives/8130.html).
Наталья Савельева-Кулик
