הדמיית רזולוציה סופר פותחת את התפקיד של ננו-אשכולות טרנספורטר במטבוליזם של הגידול

סרין משמש נקסוס מטבולי בגידולים, מתאם מטבוליזם של פחמן אחד, סינתזת נוקליאוטידים וויסות redox. בשנים האחרונות, מיקוד למסלול המטבולי של סרין, ובמיוחד האנזים Phgdh המגביל את השיעור, משך תשומת לב ניכרת כאסטרטגיה מבטיחה נגד סרטן. עם זאת, תאי הגידול שומרים על הומאוסטזיס סרין באמצעות ויסות מתואם של סינתזה אנדוגנית וספיגה אקסוגנית, מה שמגביל לעתים קרובות את היעילות של גישות לעכבה של אנזים יחיד. ראוי לציין כי תפקודם של הובלות סרין (SERT) קשור באופן אינטימי לארגון המרחבי הננו -סופי שלהם על קרום הפלזמה. עם זאת, בגלל היעדר בדיקות ספציפיות מאוד וטכניקות הדמיה אולטרה-רזולוציה,
המנגנונים העומדים בבסיס ההרכבה והרלוונטיות התפקודית שלהם נותרו ברובם לא נחקר.

חוקרים מאוניברסיטת ווהאן למדע וטכנולוגיה ומכון צ'אנגצ'ון לכימיה יישומית, האקדמיה הסינית למדעים פרסמו במשותף מאמר במחקר שכותרתו "תובנה מכניסטית על ויסות שטף סרין באמצעות ארגון ננומטוס של הובלות גלוקוז וסרין על ידי דימום DEMSTORM מבוסס מצע." המחקר פיתח בדיקה פלואורסצנטית מבוססת מצע מולקולה קטנה (Ser-Probe) שמקורו במבנה של סרין. בדיקה כימית זו לא רק מציגה ספציפיות קשורה גבוהה ויחס מחייב אחד לאחד עם הובלות סרין (SERTS), אלא גם בעלת גודל מולקולרי קטן במיוחד. בהשוואה לבדיקות ביולוגיות מסורתיות כמו נוגדנים, הוא מציע יתרונות משמעותיים מבחינת קומפקטיות, ומאפשר תיוג יעיל ביותר של חלבוני יעד מופצים בצפיפות על פני התא. החוקרים השיגו הדמיה סופר-רזולוציה סופר-רזולוציה סופר-רזולוציה סופר-רזולוציה סטוכסטית מינוף מיקרוסקופיית שחזור אופטית סטוכסטית (DSTORM), השיגו הדמיה סופר-רזולוציה סטוכסטית (DSTORM), השיגו הדמיה סופר-רזולוציה וניתוח כמותי של הובלות סרין מרובות (SERTS). העבודה חשפה באופן שיטתי את התנהגות האשכולות הננומטרית ואת מנגנוני הרגולציה של SERTs בתאי סרטן השד.
באמצעות שינוי כימי מדויק של מולקולת הסרין, צוות המחקר שמר על חלקו המחייב את הטרנספורטר והצמיד אותו עם פלואורופור, ובכך סינתז בהצלחה של סר-פובה. בדיקה זו מציגה זיקה וספציפיות גבוהה. ניסוי תחרותי הדגים כי ניתן לעכב את הכריכה שלו לחלוטין על ידי סרין חופשי, המאשר את יכולתו לתייג באופן ספציפי SERTs בתנאים פיזיולוגיים. פיתוח בדיקה זו מספק כלי חדש להדמיית רזולוציה סופר של הובלות ממברנה.
בעזרת הדמיית DSTORM, נצפה כי מתאי אפיתל שד רגילים (MCF10A) לתאי MCF7 נמוכים ממארים ותאי MDA-MB-231 ממאירים מאוד, צפיפות הנקודה בקרום התא, שטח האשכול הממוצע וכיסוי האשכול של SERTS עלה באופן משמעותי. בתאי MDA-MB-231, שטח האשכול הממוצע של SERTs הגיע פי שניים מזה של תאי MCF10A, וכיסוי האשכול עלה פי 4.6. יתרה מזאת, ניתוח ציטומטריה של זרימה חשף כי תאים עם אשכולות SERT חזקים יותר הראו יכולת ספיגה גבוהה יותר של סרין שכותרתו פלואורסצנטית, מה שמצביע על מתאם חיובי בין נטיית האשכול של הובלות אלה לבין תפקוד הובלה שלהם.
על ידי שימוש בהדמיית DSTORM בצבע כפול, המחקר חשף קולוקליזציה משמעותית של SERTs עם הובלות גלוקוז (GLUTS) על קרום הפלזמה, שבולטת במיוחד בתאי MCF7 עם ביטוי PHGDH גבוה. כיסוי הקולוקליזציה הגיע ל -4.23%, גבוה במידה ניכרת מ- 1.41% שנצפו בתאי MDA-MB-231. ממצאים אלה מראים כי תאים עם יכולת סינתזת סרין אנדוגנית חזקה מעדיפים יותר ליצור מיקרו -דומיינים פונקציונליים של SERT/GLUT, ובכך מווסתים באופן תיאום ספיגת גלוקוז ומטבוליזם של סרין.
דלדול כולסטרול (טיפול ב- MβCD) או עיכול גליקוזידאז (טיפול ב- PNGase F) שיבשו באופן משמעותי את ההרכבה המקובצת ואת הקולוקליזציה של SERTs ו- GLUT, מה שמצביע על כך שמיקרו-דומיינים של רפסד שומנים ורשתות גליקופגרוטאין מקשרים בין רשתות צולבות אלה מהווים את הבסיס הפיזי לשמירה על היציבות של טרנספורקטורן. ממצא זה מספק יעדים פוטנציאליים להתערבות של מכלול חלבון ממברנה.
חסך גלוקוז החליש באופן ניכר את יכולת האשכול של GLUT, והפחית את כיסוי הקולוקליזציה של SERT/Glut מ- 4.23% ל- 0.71%. מעכב ה- PHGDH CBR-5884 גרם לאשכול משופר בריכוזים נמוכים, ואילו בריכוזים גבוהים ההשפעות הציטוטוקסיות שלו הובילו לפירוק האשכול. התערבויות משולבות (מעכב בשילוב עם גלוקוז נמוך או חומצה סיאלית חופשית) שיבשו באופן סינרגטי את מבני אשכול החלבון ושיפרו משמעותית את האפקט נגד סרטן. כדאיות התאים ירדה מ- 92.55% תחת טיפול בסמים יחיד ל 87.71% עם מעכב בשילוב עם גלוקוז נמוך, או 78.84% עם מעכב בשילוב עם חומצה סיאלית חופשית.
מחקר זה הוא הראשון שחשף קשר ישיר בין הארגון המרחבי של SERTs לבין תפקידם בננו -סולם. זה שובר את הפרדיגמה המקובלת של המחקר המטבולי, שהוגבל במידה רבה לפעילות האנזים ולרמות הביטוי של חלבוני מפתח, ומציע פרספקטיבה חדשה לחקירת תפקידם של הובלות תזונה בוויסות חילוף החומרים של הגידול.
פיתח את בדיקת המצע החלה על הדמיית רזולוציה סופר של SERTs;
חשף את הציר הרגולטורי של "תגובת התפוצה-מטבולית של טרנספורטר-ננו-קלאסטר-מטבולית";
הקים מודל של התפקיד הסינרגיסטי של רפסודה בשומנים וגליקוזילציה בהרכבת חלבון הממברנה.
דפוס האשכול של SERTs עשוי לשמש סמן ביולוגי של המצב המטבולי של הגידול;
מיקוד משולב של אנזימים מטבוליים והרכבת טרנספורטר (למשל, מעכבי PHGDH עם חומצה סיאלית) יכול לשפר את היעילות הטיפולית;
מספק אסטרטגיה חדשה לפיתוח טיפולים שמטרתם להסדיר את הארגון המרחבי של חלבוני הממברנה.