Исследователи из МГУ впервые подробно описали свойства и функции одного из белков, регулирующих гибель клеток. В человеческом организме существует особая «программа смерти», активирующаяся для уничтожения поврежденных или отслуживших клеток. Белок BMF, который подробно изучили ученые, принадлежит к группе, контролирующей запуск этой программы, а также определяющей судьбу клеток в нормальных условиях и при различных заболеваниях. По словам экспертов, собранные и систематизированные знания послужат основой для создания новых лекарственных препаратов и методов лечения рака, диабета и других болезней.

Механизмы регуляции гибели клеток

Специалисты факультета фундаментальной медицины МГУ имени М.В. Ломоносова (ФФМ МГУ) совместно с учеными Института молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта РАН (ИМБ РАН) провели анализ существующих данных и впервые в мире охарактеризовали строение и функции белка BMF из семейства Bcl-2.

— В каждой клетке организма есть особая «программа смерти», призванная уничтожать поврежденные или отслужившие клетки. Белок BMF, комплексно изученный в нашей работе, относится к семейству Bcl-2, регулирующим активацию этой программы и определяющим судьбу клеток в обычных условиях и при заболеваниях, — сообщил «Известиям» научный сотрудник ФФМ МГУ Николай Первушин.

Учёный пояснил, что внутри семейства Bcl-2 находятся две противоположные группы белков: одни активируют «программу смерти» (к ним относится изучаемый BMF), тогда как другие блокируют этот процесс, поддерживая выживание клеток. Такая двухуровневая система позволяет эффективно контролировать обновление тканей, обеспечивая гибель только поврежденных или ненужных клеток, сохраняя при этом здоровые.

При стрессовых условиях, например, при повреждениях ДНК, запускаются сложные молекулярные каскады, ведущие к разрушению структур клетки и её гибели. В этом процессе ключевую роль играет белок BMF, который при этом подавляет функцию своих «родственников» из семейства Bcl-2, отвечающих за выживание клеток, отметил специалист.

— Нарушения в системе регулирования жизненного цикла клеток, в том числе из-за неправильного функционирования белка BMF, могут приводить к появлению либо прогрессированию разнообразных заболеваний, — поделилась с «Известиями» ведущий научный сотрудник ФФМ МГУ и руководитель лаборатории механизмов гибели клеток ИМБ РАН Гелина Копеина. — Например, если клетки с повреждениями избегают смерти и бесконтрольно размножаются, это способствует развитию и росту опухолей, что связано с пониженным уровнем BMF или подавлением его активности.

Роль регулятора клеточной гибели в разработке новых лекарств

Данный белок играет ключевую роль в уничтожении клеток, расположенных неправильно, предотвращая распространение опухолей по организму. Однако возможна и обратная ситуация: при повышенной концентрации BMF клетки погибают чрезмерно. Если это происходит в поджелудочной железе, то такое состояние может стимулировать развитие сахарного диабета.

— В исследовании были подробно описаны разнообразные функции белка BMF и механизмы его регуляции в клетках. Сегодня существует класс препаратов, способных модулировать активность некоторых белков из его семейства, например, «Венетоклакс», который уже применяется при лечении хронического лимфоцитарного лейкоза. Эти лекарства блокируют белки, отвечающие за выживание клеток, позволяя в итоге белкам, запускающим «программу смерти», эффективнее работать, — рассказала Гелина Копеина.

Фото: МГУ Ведущий научный сотрудник ФФМ МГУ, заведующий лабораторией механизмов гибели клеток ИМБ РАН Гелина Копеина

В опубликованной статье ученых перечислены различные противоопухолевые препараты, действие которых связано с белком BMF и зависит от его уровня в клетках.

BMF занимает важное место в регуляции апоптоза — программируемой клеточной гибели, пояснил «Известиям» генетик, доктор биологических наук и главный научный сотрудник ФИЦ биотехнологии РАН Егор Прохорчук. По словам ученого, белок может применяться для диагностики и профилактики рака.

— Применение антител к BMF может служить маркером при раннем выявлении некоторых видов рака, таких как рак предстательной железы, поджелудочной железы или фолликулярная лимфома, — отметил специалист.

Кроме того, по мнению эксперта, BMF может быть использован в разработке инновационных методов лечения сахарного диабета второго типа и других заболеваний эндокринной системы.

Изучаемый белок помогает организму вовремя устранять поврежденные клетки и препятствует метастазированию опухолей. Однако при чрезмерной активности он может наносить вред — например, способствовать гибели инсулин-продуцирующих β-клеток при диабете, подчеркнул руководитель центра превосходства «Персонифицированная медицина» Казанского (Приволжского) федерального университета.

— Данное исследование поможет создать более прицельные противоопухолевые препараты класса BH3-миметиков и их комбинации, позволяющие «разблокировать» естественную программу гибели клеток именно в опухолевых тканях. Во-вторых, разработать средства, которые защищают ткани, например, молекулы или пептиды, временно ингибирующие BMF в местах, где гибель клеток чрезмерна (при диабете или нейродегенеративных заболеваниях). В-третьих, создать новые диагностические маркеры — уровень и активность этих белков можно использовать для подбора персональной терапии и прогнозирования эффективности лечения, — пояснил эксперт.

Естественные процессы старения и гибели клеток регулируются очень тонко, позволяя в различных ситуациях получать разные результаты, отметил научный сотрудник Института изучения старения Российского геронтологического научно-клинического центра Пироговского университета Михаил Болков.

— Апоптоз, программируемая клеточная смерть, регулируется на множестве уровней. Существует множество механизмов, которые могут разрешать, ускорять или тормозить клеточную смерть в самый решающий момент — именно этим занимаются белки семейства Bcl-2. В данном исследовании подробно изучена роль одного из ранее малоизвестных белков – BMF. Он обладает определенным потенциалом, а пути его применения, а также возможности и ограничения — это тема будущих исследований, — сообщил ученый.

Работа ученых, финансируемая грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликована в журнале Cell Death and Differentiation.