ממצאים
מדעני UCLA אפיינו את המבנה והתפקוד של חלבון הישרדות מפתח בתאי סרטן השד, שעוזר להסביר כיצד גידולים אלו מתנגדים ללחץ סביבתי ומשגשגים בסביבות חומציות ודלת חמצן, שבדרך כלל יהיו רעילות לתאים בריאים.
תאי סרטן השד מסתמכים על חלבון טרנספורטר בשם NBCn1 כדי להכניס יוני אלקלי לתא ולשמור על pH פנימי נוח. באמצעות מיקרוסקופיה קריו-אלקטרון מתקדמת בשילוב עם מודלים חישוביים, החוקרים הראו כי NBCn1 מניע שני יוני נתרן ויון קרבונט אחד באמצעות תנועה יעילה "כמו מעלית" הממזערת את השימוש באנרגיה. זה מאפשר ל-NBCn1 להשיג קצב הובלה גבוה של כ-15,000 יונים בשנייה, ועוזר לתאי הגידול לשמור על pH פנימי המקדם הישרדות, חלוקה ועמידות ללחץ חומצי.
רֶקַע
המיקרו-סביבות הגידוליות הן לרוב חומציות עקב רמות חמצן נמוכות ופעילות מטבולית גבוהה. תאים בריאים נאבקים לשרוד בתנאים אלה, אך תאים סרטניים מסתגלים על ידי ויסות הכימיה הפנימית שלהם. NBCn1 הוא מעביר קרום פלזמה הידוע כמסייע לשלוט ב-pH התא, אך עד כה, מעט היה מובן לגבי המבנה המדויק שלו או כיצד הוא משיג הובלת יונים כה יעילה.
שִׁיטָה
כדי להבין איך חלבון זה עובד, החוקרים השתמשו במיקרוסקופ קריו-אלקטרון כדי ללכוד את המבנה האטומי והתלת-ממדי הראשון של NBCn1 האנושי. לאחר מכן הם יישמו מודלים חישוביים כדי לחקור את הדינמיקה של החלבון וכיצד הוא יוצר אינטראקציה עם יונים. גישה משולבת זו אפשרה לצוות לדמיין את השינויים המבניים של NBCn1 ולזהות את המסלולים שיונים עוברים כשהם עוברים דרך הטרנספורטר.
פְּגִיעָה
על ידי הבנת המבנה והתפקוד של NBCn1, המחקר מספק מתווה לתכנון תרופות שעלולות לחסום את הטרנספורטר הזה ולשבש את האיזון הכימי הפנימי שבו תלויים תאים סרטניים. מיקוד חלבון זה בתאים סרטניים באופן ספציפי יכול להציע דרך מדויקת להחליש גידולים תוך מזעור הפגיעה ברקמה הרגילה.
עבודה זו מקדמת את תחום חילוף החומרים של תאים סרטניים וביולוגיה של הובלת ממברנות על ידי מתן המודל הראשון ברמה האטומית של NBCn1, מווסת עיקרי של ה-pH הסלולרי. על ידי קישור מבנה החלבון, אנרגטיית היונים ותפקוד, המחקר מראה כיצד תנועות מולקולריות קטנות יכולות ליצור יעילות הובלה גבוהה. תובנות אלו מגשרות על פער ידע קריטי בין ביו-פיזיקה בסיסית וטיפול בסרטן ומניחות את הבסיס לאסטרטגיות חדשות המכוונות לוויסות ה-pH כפגיעות בתאי הגידול".
ד"ר אירה קורץ, פרופסור נכבד לרפואה, יו"ר פקטור בנפרולוגיה מולקולרית וחברה במכון לחקר המוח של UCLA
