Новый механизм межклеточного взаимодействия пронаблюдали исследователи из Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН вместе с коллегами из Института биоорганической химии им. ак. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН. Ученые показали, что между клетками могут передаваться неконститутивные протеасомы — сложные белковые комплексы, играющие ключевую роль в регуляции иммунного ответа и адаптации к стрессу. Чтобы отследить этот процесс, авторы работы использовали технологии генетической модификации, наделив интересующие их протеасомы флуоресцентной «меткой». В будущем результаты исследования могут быть использованы в онкологии и иммунологии.
Для исследования использовались генетически модифицированные опухолевые клетки человека, производящие иммунную субъединицу протеасомы β5i с флуоресцентной «меткой». Пронаблюдав за «мечеными» протеасомами, исследователи обнаружили, что те упаковываются во внеклеточные везикулы и транспортируются в клетки-реципиенты. При этом каталитическая активность передаваемых комплексов сохраняется.
Ученым также удалось установить, что при стимуляции цитокином IFN-γ (интерфероном-гамма) включение иммунных протеасом в состав везикул усиливается. Кроме того, эксперименты показали, что везикулы помогают увеличивать устойчивость клеток к ингибированию протеасом.
Исследование принесло новые знания об участии внеклеточных везикул в регуляции протеостаза (гомеостаза белков). Наблюдения могут оказаться полезными для лучшего понимания иммунных процессов и механизмов лекарственной устойчивости клеток опухолей. Результаты работы были опубликованы в высокоуровневом международном научном издании International Journal of Molecular Sciences.
Само по себе доказательство передачи неконститутивных протеасом между клетками в составе везикул было для ученых, скорее, ожидаемым результатом, нежели сюрпризом. Важнейшая особенность исследования заключается в использовании генетически модифицированных клеток в качестве уникального инструмента для познания. На это обратил внимание главный научный сотрудник ИМБ РАН член-корреспондент РАН Дмитрий Владимирович Купраш.
«То, что иммунопротеасомы, включая те из них, что связаны с иммунным ответом и адаптацией к стрессу, будут обнаруживаться в составе внеклеточных везикул, в целом было ожидаемо. “Изюминка” статьи заключается в том, что коллеги создали специализированный инструмент для работы при помощи геномного редактирования, — объяснил Д.В. Купраш корреспонденту «Научной России». — Они получили целую серию клеточных культур, в которых к гену, кодирующему интересующий их белок, был присоединен ген флуоресцентного белка. Такая модификация дает возможность при помощи флуоресцентной микроскопии следить за судьбой таких белков и комплексов, в состав которых они входят. Это довольно трудоемкая работа, потребовавшая усилий и времени. Один из авторов статьи — Алексей Владимирович Морозов — ключевой исследователь, занимающийся развитием этой темы.
Полученные клетки было необходимо дополнительно исследовать — результаты этих работ были опубликованы в более ранних статьях. Было доказано, что используемый коллективом флуоресцентный белок, представляющий собой довольно крупную структуру, не мешает функционированию самой протеасомы. Таким образом, авторы представили хорошо охарактеризованный уникальный инструмент, которым больше никто не располагает. И с его помощью они поставили серию экспериментов, показавших, что пресловутые особые протеасомы, как и ожидалось, передаются между клетками и их перемещение реагирует на иммунные стимулы (добавление цитокина интерферона-гамма, имитирующее условия воспаления), а также то, что эти протеасомы сохраняют функциональную активность при передаче и влияют на состояние поглощающих их клеток».
Д.В. Купраш отметил, что до практического применения результатов в медицине или включения новых наблюдений в учебники предстоит еще немало работы. Нужно понять, как этот процесс происходит в реальном организме, насколько он значим и можно ли сделать участвующие в нем молекулы мишенью для внешнего воздействия — например, лекарств против рака.
«Такие исследования с использованием хорошо доказанных механизмов позволяют сфокусировать дальнейшую научную работу — точно понимать, где и какие белки присутствуют и отсутствуют, чего следует ожидать от протекающего процесса и какие методы анализа можно применять в том или ином случае, — подвел итог Дмитрий Владимирович Купраш. — Опубликованная статья — это хороший шаг в направлении, выбранном моими коллегами, и я поздравляю их с замечательной работой».
Фото на стоп-кадре видео: Д.В. Купраш
Источник изображения на превью: brgfx / фотобанк Freepik
Фото на стоп-кадре видео: Д.В. Купраш
Новость подготовлена при поддержке Российской академии наук
