Нацеливание на путь, который контролирует движение митохондрий, электростанций всех клеток, может снизить инвазивность рака и устойчивость к лучевой терапии.
Команда ученых из Университета Хоккайдо изучила молекулы, участвующие в митохондриальных движениях в высокоинвазивных клетках рака груди. Они определили путь, который в конечном итоге приводит к рассеиванию этих энергогенерирующих органелл по направлению к периферии клеток, увеличивая инвазивность рака.
Когда этот путь был заблокирован, митохондрии агрегировались в центре клетки, где они начали чрезмерно продуцировать и выделять активные формы кислорода (АФК) – нестабильные кислородсодержащие молекулы. Известно, что АФК усиливают инвазивность рака, но в чрезмерных количествах могут привести к гибели раковых клеток.
Известно, что митохондрии перемещаются в клеточной цитоплазме, когда перемещаются разные типы клеток. Например, они собираются в хвостовой части белых кровяных телец, движущихся к чужеродному захватчику, и на переднем крае вторжения раковых клеток. Также известно, что адгезионный белок на поверхности клетки, называемый интегрин, способствует инвазивности рака. Однако механизмы, лежащие в основе этих движений, до сих пор полностью не изучены.
Некоторые методы лечения, включая ионизирующее излучение, увеличивают производство АФК в раковых клетках, что способствует их противораковому эффекту. Но некоторые раковые клетки развивают толерантность к АФК, что позволяет им обрабатывать большее их количество. Исследователи хотели изучить митохондриальные движения в раковых клетках и взаимосвязь между этими движениями, интегрином и АФК, которые участвуют в инвазии рака.
В исследовании, опубликованном в Nature Communications, команда пометила различные молекулы внутри клеток инвазивного рака груди флуоресцентными соединениями, чтобы отслеживать движения митохондрий и производство АФК. Затем они заблокировали ключевые молекулы, которые участвуют в инвазивности.
Они обнаружили, что молекулярный путь, который облегчает рециркуляцию интегрина внутри клетки, названный Arf6-AMP1-PRKD2, также облегчает локализацию митохондрий. Накопление интегрина приводит к образованию адгезионного комплекса на клеточной мембране, который в конечном итоге вызывает транспортировку митохондрий к периферии клетки. Нарушение этого пути привело к агрегации митохондрий около клеточного центра, что снизило инвазивность раковых клеток. Во время эксперимента команда также напрямую изменила распределение митохондрий, обнаружив, что агрегация митохондрий сама по себе приводит к производству чрезмерного количества АФК, что приводит к гибели раковых клеток.
Эти результаты предполагают, что путь, способствующий распространению митохондрий, делает раковые клетки более устойчивыми к лечению, которое пытается убить клетку за счет увеличения производства активных форм кислорода.
По словам исследователей, их результаты указывают на то, что "новая молекулярная связь между движениями клеток и митохондриальной динамикой, которая, по-видимому, имеет решающее значение как для инвазивной активности, так и для толерантности к реактивным формам кислорода высокоинвазивных видов рака. Наши результаты могут также привести к новым стратегиям повышения эффективности лечения рака, опосредованного реактивными формами кислорода, таких как ионизирующее излучение."