Výzkumníci identifikují nový molekulární spínač zapojený do programované buněčné smrti

V boji proti nemocem je klíčovou ochrannou funkcí těla programovaná buněčná smrt – také známá jako apoptóza. Rozkládá buňky, které jsou poškozené nebo prošly nebezpečnými změnami. Rakovinným buňkám se však často podaří tento mechanismus potlačit. Výzkumnému týmu na Technické univerzitě v Mnichově (TUM) se nyní podařilo identifikovat nový molekulární přepínač v tomto procesu a objasnit, jak funguje.

Aktivace a deaktivace apoptózy je perspektivní oblastí výzkumu v základním biomedicínském výzkumu. Tým vedený prof. Franzem Hagnem z katedry biochemie strukturních membrán na TUM School of Natural Sciences nyní objevil nový spínač: „Mnoho výzkumných týmů po celém světě pracuje na vzrušujícím tématu apoptózy a její cílené kontroly. Velkou výhodou je, že máme co do činění s vysoce účinným, evolučně vyvinutým regulačním mechanismem. Nemusíme tedy vymýšlet něco úplně nového, ale můžeme použít vhodné strukturální metody, abychom se poučili z optimalizovaných přírodních procesů..“

Podrobně popsán buněčný mechanismus

Aby se zdravé buňky náhodně nezničily, je systém apoptózy velmi vyvážený. Vědci byli schopni prokázat, že protein Bcl-xL, inhibitor apoptózy, který zabraňuje přehnaným reakcím, může být v případě potřeby nahrazen jiným proteinem zvaným VDAC1. Aktivace tohoto esenciálního proteinu v mitochondriích, elektrárnách buňky, je spouštěna hlavně zvýšeným buněčným stresem, který může být známkou abnormálního vývoje buněk. VDAC1 pak rozvine část své struktury, spojí ji s Bcl-xL, a tím deaktivuje inhibitor.

Dr. Umut Günsel a Dr. Melina Daniilidis, spoluprvní autoři studie v týmu prof. Hagna v Bavorském centru NMR, které společně podporují TUM a Helmholtz Munich, zdůrazňují: „V naší studii jsme použili strukturní metody s vysokým rozlišením, jako je nukleární magnetická rezonance (NMR), rentgenová krystalografie a kryo-elektronová mikroskopie, abychom zjistili, jak se protein VDAC1 mění za stresových podmínek. Tato data jsme také zkombinovali s biochemickými funkčními experimenty, abychom ukázali, že VDAC1 se skutečně váže na brzdný protein Bcl-xL, čímž podporuje apoptózu.“

Lékařská použitelnost je stále otevřená

Tento nově pochopený regulační mechanismus otevírá možnosti pro hledání účinných látek, které by mohly ovlivnit chování VDAC1. Například v terapii rakoviny by budoucí léky mohly specificky zvýšit aktivaci, a tak řídit rakovinné buňky k buněčné smrti. U neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova nebo Parkinsonova choroba, by tomu bylo naopak. Tam by se člověk mohl pokusit zablokovat nežádoucí odumírání nervových buněk. Deaktivace VDAC1 by také mohla být užitečná u některých srdečních onemocnění, jako je ischemicko-reperfuzní poškození.

K klinickým aplikacím těchto nových poznatků však zbývá ještě dlouhá cesta. Hledání vhodných účinných látek může nyní začít. Zda bude úspěšná, je zcela otevřené a ukáže se až po dalších experimentech.