«ПЕРВЫЙ СРЕДИ РАВНЫХ...»
Нормативные документы
Противодействие коррупции
Поступающим
Студентам
Выпускникам
Проект 5-100
Аккредитация специалистов
Белок, чья функция нарушается при раке молочной железы, наконец выделен 31.08.2010

Белок, чья функция нарушается при раке молочной железы, наконец выделен

Очищенный белок BRCA2 поможет ученым разгадать, как мутации в кодирующем его гене приводят к возникновению рака.

После полутора десятилетий усилий биохимики наконец получили чистый раствор белка-супрессора опухолей BRCA2. Задача, выполненная одновременно в трех лабораториях, расширяет представления о том, как белок влияет на опухоль. Кроме того, полученный учеными белок приближает раскрытие того, как мутации в гене, кодирующем белок BRCA2, приводят к возникновению рака. Это позволит найти химические соединения, которые смогут заблокировать разрушительный процесс. Результаты исследований были опубликованы в журналах Nature [1] и Nature Structural & Molecular Biology [2,3].

BRCA2 – белок, связанный с развитием рака груди 2 типа – имеет весьма сомнительную славу: некоторые мутации в кодирующем его гене значительно повышают риск развития рака груди, яичников и многих других типов злокачественных опухолей. При этом в норме BRCA2 является белком-супрессором опухолевого роста, т.е. предотвращает возникновение злокачественных клеток.

Ген, кодирующий белок BRCA2, был обнаружен в 1994 г. Совместно с другими белками-супрессорами опухолевого роста, включая связанный с ним белок BRCA1, белок BRCA2 восстанавливает ДНК после повреждений, возникающих при делении клеток. Без белка BRCA2 фрагменты ДНК могут разрушаться, приводя к ошибкам при чтении генов и синтезе белка. Ученые получили чистые фракции белков, взаимодействующих с BRCA2, но до настоящего момента им не удавалось получить сам белок BRCA2, несмотря на то, что его функции были известны благодаря изучению аналогичного белка у червей, бактерий, а также при исследовании фрагментов белка BRCA2 человека.

«Самым серьезным препятствием работе был размер белка: BRCA2 состоит из 3 418 аминокислот, т.е. это белок огромных размеров. Я не знаю ни одного белка такого размера, который был бы очищен до такой же степени гомогенности», - рассказывает один из авторов статьи, биохимик из Калифорнийского Университета в Дэвисе (University of California, Davis) Вольф-Дитрих Хейер (Wolf-Dietrich Heyer) [2].

«Белок BRCA2 очень нестабилен, и для стабилизации он обычно образует комплексы с другими белками. До этого момента ученым удавалось получить лишь его фрагменты, загрязненные фрагментами других белков. BRCA2 было необходимо очень быстро очистить, и это было другим препятствием его выделению», - рассказывает автор другой статьи Стефан Ковальциковски (Stephen Kowalczykowski) [1].

Группе ученых под руководством Ковальциковски удалось «пришить» генетическую последовательность мальтоза-связывающего белка (maltose-binding protein) к гену белка BRCA2, что способствовало повышению растворимости синтезируемого белка и сделало его более стабильным. Выполненные манипуляции позволили ученым получить чистый белок BRCA2 из культуры эпителиальных клеток почек человека. Райен Энсен (Ryan Jensen), работающий над докторской диссертацией в лаборатории Ковальциковски и являющийся одним из авторов статьи, потратил четыре года на оптимизацию процесса очищения белка.

Группа ученых под руководством профессора Хейера применила немного другой способ выделения белка, получая его в культуре генетически модифицированных дрожжей [2]. В третьем исследовании [3], выполненном под руководством генетика Стефана Веста (Stephen West), ученые с помощью бактериальной плазмиды внедрили ген BRCA2 в культуру эпителиальных раковых клеток человека.

«Наконец-то получив белок, ученые могут провести различные эксперименты, которые до этого момента были невозможны. Результаты исследования имеют огромное значение не только для понимания механизма функционирования белка BRCA2, но также для работы с другими белками, которые с ним взаимодействуют», - говорит биохимик из Йельского Университета в Нью Хэвен (Yale University, New Haven) Патрик Сунг (Patrick Sung).

В трех исследованиях изучалось взаимодействие полноценного белка BRCA2 с другими белками, главным образом, с белком RAD51, который восстанавливает ДНК в местах ее разрывов. Изучив взаимодействия между BRCA2 и RAD51, три группы ученых независимо друг от друга пришли к заключению, что белок BRCA2 помогает белку RAD51 инициировать «монтаж» разрушенной области ДНК.

Большая часть исследований была посвящена изучению функций белка BRCA2. «Мы также раскрыли некоторые функции белка, которые могли стать известными только после проведения его биохимического анализа», - рассказывает Ковальциковски.

Например, ранее предполагалось, что белок BRCA2 участвует в устранении лишь одной из форм повреждения ДНК, однако изучение его взаимодействий с белками и ДНК позволило группе ученых во главе с Ковальциковски сделать вывод о том, что функции белка BRCA2 гораздо шире, чем считалось. «Свойства белка BRCA2 указывают на то, что он является основным медиатором восстановления ДНК после различных поломок», - говорит Ковальциковски. «Я не думаю, что при оценке результатов исследования мы сделали какие-либо неожиданные выводы. Прорыв был сделан потому, что ученые много работали в этом направлении», - добавляет Сунг.

Возможность очистить белок BRCA2 позволит биологам разрешить вопросы, связанные с его структурой, и получить дополнительную информацию о его функциях. «Результаты исследований позволят составить представление о «системе контроля за мутациями гена, кодирующего белок BRCA2, приводящими к развитию опухолей», ведь ученые могут ввести мутации в ген [i]BRCA2, а затем очистить полученный белок и понять воздействие мутаций на его функции»[/i], - говорит Сунг.

«То, что мы получили этот важнейший белок и знаем, как он себя ведет, означает, что мы можем использовать методы биохимического скрининга для получения новых лекарственных препаратов, которые остановят разрушение клеток мутантными формами белка», - заключает Ковальциковски.

Литература:

1. Jensen, R. B., Carreira, A. & Kowalczykowski, S. C. Nature advance online publication doi:10.1038/nature09399 (2010).
2. Liu, J., Doty, T., Gibson, B. & Heyer, W.-D. Nature Struct. Molec. Biol. advance online publication doi:10.1038/nsmb.1904 (2010).
3. Thorslund, T. et al. Nature Struct. Molec. Biol. advance online publication doi:10.1038/nsmb.1905 (2010).

По материалам: NatureNews


Исходная статья: Cbio