Несмотря на свои огромные размеры и долгую жизнь, слоны на удивление устойчивы к онкологическим заболеваниям, поэтому ученые надеются найти в их ДНК ответ на вопрос, как нам самим защититься от рака.
Группа ученых из семи различных исследовательских институтов с помощью биоинформационного моделирования изучила молекулярные связи белка p53, который, как известно, защищает организм от рака. Об этом сообщается в пресс-релизе Оксфордского университета.
Слон в дикой природе. Lara Zanarini/iStock
Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Molecular Biology and Evolution, эксперты выяснили, как 20 различных молекул, присущие только слонам, активируют повышенную чувствительность и восприимчивость организма животных к канцерогенным агентам. В случае продолжения экспериментов полученная информация может оказать большое значение для лечения рака у людей.
Гены слонов и онкологические заболевания
Каждый раз, когда происходит деление клетки, новые клетки заменяют старые и содержат новые копии ДНК. Несмотря на то, что молодые клетки должны быть точными копиями старых, в них возможны мутации, которые в большинстве случаев быстро устраняются самой клеткой.
Однако на количество мутаций и качество их устранения влияют как генетические факторы, так и воздействие окружающей среды. Старение, стрессы, нездоровый образ жизни и токсичные вещества могут ускорить процессы мутации. Формирование раковых опухолей происходит в тот момент, когда клетки начинают бесконтрольно делиться и вторгаться в соседние ткани, причем риск возникновения новообразований, вызванных накоплением генных мутаций, значительно возрастает с возрастом.
Впрочем, когда речь заходит о слонах, которые известны своими внушительными размерами и высокой продолжительностью жизнью, сравнимой с человеческой, выясняется, что они не поддаются такой тенденции.
По имеющимся данным, от рака умирает не более пяти процентов слонов, в то время как у людей этот показатель достигает 25 процентов. По мнению ученых, такая высокая сопротивляемость организма объясняется наличием у слонов 20 копий гена p53, в то время как у других млекопитающих он встречается в единственном экземпляре.
Белок Р53 - "хранитель генома".
На всякий случай, если вы вдруг не знали, белок р53 играет важную роль в управлении путями восстановления ДНК и подавлении неконтролируемого роста клеток. Когда ДНК повреждается, этот белок активируется и формирует ответную реакцию, которая останавливает репликацию ДНК и исправляет все неправильные копии в клетках.
В дуплицированных клетках с неповрежденной ДНК репарационная активность p53 не требуется и подавляется другим белком - онкогеном MDM2 E3 убиквитин-лигазой. У слона может быть 40 аллелей из двадцати генов р53, но каждый из них незначительно отличается друг от друга. Это позволяет слону иметь более широкий спектр противораковых молекул, по сравнению с человеком, у которого всего две версии одного гена.
Благодаря биохимическим исследованиям и компьютерному моделированию в рамках нового эксперимента ученым удалось обнаружить критические расхождения в процессе взаимодействия между несколькими изоформами р53 и MDM2.
Было установлено, что из-за изменений в кодирующих последовательностях и молекулярной структуре некоторые изоформы р53 избегают реакции с MDM2, которая обычно приводит к их деактивации. Полученные результаты имеют огромное значение, поскольку они впервые указывают на то, что, в отличие от людей, MDM2 не разрушает и не инактивирует многочисленные изоформы р53, наблюдаемые у слонов. Более того, более глубокое понимание р53 может помочь учёным разработать целевые лекарственные препараты для лечения человека.
"Нам было крайне важно понять, как именно p53 способствует предотвращению рака ", - рассказывает один из авторов исследования профессор Робин Фореус. " У людей один и тот же белок р53 принимает решение, когда клетки должны прекратить пролиферацию, а когда перейти к апоптозу, но как именно р53 делает этот выбор, понять было сложно. Наличие у слонов нескольких изоформ р53 с разной способностью к взаимодействию с MDM2 позволяет по-новому взглянуть на опухолевую супрессорную активность р53".
Источники: Journal Molecular Biology and Evolution, University of Oxford, National Cancer Institute
1. (https://doi.org/10.1093/molbev/msac149)
2. (https://www.cancer.gov/about-cancer/understanding/what-is-cancer)
3. (https://www.ox.ac.uk/news/2022-07-15-elephant-genes-could-hold-key-avoiding-cancers)
