Складчатокрылая оса Polybia paulista защищается от хищников, вырабатывая яд, содержащий мощный противоопухолевый ингредиент. Новое исследование описывает, как токсин яда осы, получивший название MP1 (Polybia-MP1), селективно уничтожает раковые клетки, не нанося ущерба клеткам здоровым, взаимодействуя с липидами, аномально распределенными по поверхности раковых клеток, и прорывая мембрану клеток опухоли, в результате чего клетка теряет необходимые для ее жизнедеятельности вещества.
Polybia paulista
© Mario Palma/Sao Paulo State Universit
Как отмечает руководитель исследования – Пол Билс (Paul Beales) из Университета Лидса, терапия рака, основанная на атаке лекарственным препаратом клеточной мембраны, может представлять собой принципиально новый подход к лечению этого заболевания. Препараты, являющиеся аналогией MP1, могут оказаться полезными в разработке новых комбинированных подходов к лечению, в ходе которых одновременно используется целый ряд препаратов, борющихся с раком за счет одновременной атаки различных органоидов раковых клеток.
Токсин MP1 борется с бактериальными патогенами, разрушая клеточную мембрану микроорганизма. По счастливой случайности этот противобактериальный белок потенциально способен защищать человека от рака – он ингибирует рост злокачественных опухолей простаты и прямой кишки, а также подавляет деление резистентных к лекарственным препаратам лейкемических клеток. Тем не менее, до недавнего времени не было ясно, как белку MP1 удается селективно разрушать раковые клетки, не повреждая клетки здоровые.
Билс и его коллега Хоао Ригьеро Нето (João Ruggiero Neto) из Университета Сан-Пауло (Бразилия) предположили, что причиной селективности MP1 может быть особая структура мембран раковых клеток. У здоровых клеток фосфолипиды фосфатидилсерин [phosphatidylserine (PS)] и фосфатидилэтаноламин [phosphatidylethanolamine (PE)] расположены во внутренней области мембраны клетки, в то время как у раковых клеток PS и PE находятся во внешней области мембраны клетки, контактируя с окружением клетки.
Идея была проверена за счет создания модельных мембран, содержащих фосфолипиды PE и/или PS, после чего эти мембраны вовлекали во взаимодействие с MP1. Для изучения разрушительного влияния MP1 на мембрану клетки было использовано большое количество физических и биофизических методов исследования, и в итоге было обнаружено, что присутствие PS в мембране увеличивает степень связывания MP1 в 7-8 раз, а наличие PE, с другой стороны, повышает способность MP1 быстро разрушать мембраны, увеличивая размер дыр в оболочке клетки в 20-30 раз. Как отмечает Нето, формируясь в считанные секунды, эти поры в мембране достаточно велики для того, чтобы критически важные для жизни клетки РНК и белки покидали ее.
В перспективе исследователи планируют изменить первичную структуру MP1 для того, чтобы выяснить, как аминокислотная последовательность пептида влияет на его свойства, и есть ли возможность дальнейшего улучшения селективности пептида в плане его клинического применения. Как отмечает Билс, более глубокое понимание механизма действия пептида позволит изучить особенности трансляции этого белка и использовать этот белок в медицине, что вполне возможно благодаря низкой токсичности MP1 по отношению к здоровым клеткам.
Источник: Biophysical Journal