Биологическая сеть в клетках помогает организму адаптироваться к нагрузкам на здоровье

Каждую минуту каждого дня наше тело приспосабливается к потребностям каждого момента. Когда мы переедаем углеводы, занимаемся спортом или заболеваем, химические реакции внутри наших клеток включаются, замедляются или меняют стратегию, чтобы у нас было достаточно энергии и силы, в которых мы нуждаемся.

Все это происходит без нашего ведома, что, возможно, объясняет, почему так мало известно о том, как тело ощущает и реагирует на эти постоянные требования. В поисках ответов на этот вопрос ученые из Университета здоровья штата Юта провели исследование, которое открывает целый новый мир внутри наших клеток. Их исследование раскрывает обширную сеть взаимодействий, которые показывают, как клетки приспосабливаются в режиме реального времени, чтобы противостоять нагрузкам на наше здоровье.

Мы открываем, как природа эволюционировала, чтобы «лечить» свои собственные белки и пути. Следуя примеру природы, мы учимся создавать лучшие терапевтические средства,

говорит Джаред Раттер, выдающийся профессор кафедры биохимии Университета Юты и автор исследования. 

Эти открытия и технология, которая сделала их возможными, стали основой для биотехнологической компании Atavistik Bio, соучредителем которой является Раттер. Компания использует это новое понимание для ускорения поиска лекарств от метаболических заболеваний и рака. На более фундаментальном уровне прогресс углубляет знания о том, как работают клетки и наши тела.

Сеть, описанная в исследовании, представляет собой недооцененный слой регуляции в клетках, происходящий из неожиданного источника. В течение почти 20 лет лаборатория Раттера исследовала метаболизм, химические реакции, которые производят энергию и создают необходимые компоненты для обеспечения бесперебойной работы клеток. Их новое исследование показало, что промежуточные продукты этих химических реакций представляют собой нечто большее, чем пассивные строительные блоки и источники топлива для клеток, как считалось долгое время.

Вместо этого эти промежуточные продукты вместе с другими метаболитами составляют обширную сеть , которые следят за окружающей средой и побуждают клетки адаптироваться, когда это необходимо. Они делают это, взаимодействуя с белками и изменяя их работу. Большой прием пищи накачивает организм слишком большим количеством углеводов? Или слишком много жира? Подобно стрелке на железной дороге, которая направляет поезд на новый путь, эти взаимодействия белков и метаболитов меняют метаболические процессы, расщепляя эти питательные вещества и стабилизируя курс.

Первый автор исследования Кевин Хикс разработал новую технологию, названную MIDAS, раскрывающую масштабы регуляторной сети, которая действует как интерфейс между сигналами окружающей среды и клеточным метаболизмом, называемым интерактомом белок-метаболит. Высокочувствительный метод выявил взаимодействия, которые никогда не наблюдались. Анализ 33 белков человека, участвующих в превращении углеводов в топливо, выявил 830 взаимодействий с метаболитами. Учитывая, что в клетке тысячи белков, прогнозируется, что полный масштаб сети будет намного больше.

Удивительно, как мало мы знаем о масштабах этих взаимодействий. Мы продвигаем наше понимание биологической сети в новых направлениях,

говорит Хикс.

Метаболические процессы, которые выходят из строя, могут привести к болезни. Раттер и Хикс говорят, что прояснение дополнительных взаимодействий в сети приведет к лучшему пониманию первопричин болезней и разработке новых терапевтических подходов для возвращения вещей в нужное русло.