Российские ученые показали, что значимые для организма человека изменения белков могут влиять на развитие рака кишечника. Такие модификации изменяют активность белков и участвуют в процессах, связанных с онкологическими заболеваниями. Результаты работы исследователей опубликованы в журнале Molecules.

«Мы выявили посттрансляционные модификации белков, которые можно рассматривать как потенциальные биомаркеры для ранней диагностики заболеваний», — рассказывает один из исследователей, академик РАН и директор Института биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича Андрей Лисица.

Рак кишечника — тяжелое заболевание, при котором наблюдается высокий уровень летальных исходов. В первую очередь это связано с поздней диагностикой заболевания. Согласно ВОЗ, в 2018 году 1,8 млн человек болели этим видом рака, а скончались 862 тысячи.

Поддержанные грантом Российского научного фонда ученые проанализировали изменения, которые происходят с белками плазмы крови после синтеза. Специальные внутриклеточные ферменты присоединяют к отдельным аминокислотам белка химические группы, такие как остаток фосфорной кислоты, метильная группа и другие. Особенно интересен вопрос того, как такие модификации сказываются на работе белка и его роли в обмене веществ.

Исследователи установили, какие специфические изменения супер-вторичной структуры происходят у модифицированных белков плазмы крови пациентов с раком кишечника. Оказалось, что наиболее сильно отличается у таких соединений внешняя поверхность трехмерной структуры белка, что авторы связали с посттрансляционными модификациями. Такие модификации способны отразиться на биохимических процессах и повлиять на развитие раковых опухолей.

Ученые отобрали образцы плазмы крови у 41 здорового добровольца и у 28 пациентов с раком прямого и толстого кишечника. После этого исследователи провели анализ образцов и нашли белки, модификации которых оказались только в образцах крови больных раком кишечника. Из них отобрали шесть белков, чья структура известна и записана в крупнейшем банке трехмерных структур белков — Protein Data Bank. Для анализа авторы применили методы высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии для разделентя плазмы крови на компоненты и определения того, какие именно компоненты входят в состав образца. Затем ученые построили компьютерную модель взаимодействия измененных белков с различными молекулами и проанализировали их структуры.

Выяснилось, что посттрансляционные модификации в белках расположены в спиральных парах, находящихся на поверхности молекул. Например, к витамину-D, связывающему белок у больных раком кишечника, присоединялась альдегидная группа. Кроме того, некоторые изменения расположены в непосредственной близости или в самих местах связывания белков с другими биомолекулами, которые участвуют в обмене веществ клетки. Ученые обнаружили, что остаток фосфорной кислоты в контактной зоне с другой белковой молекулой — варфарином — способен менять сывороточный альбумин у больных с раком кишечника.

Нарушения метаболизма варфарина авторы связали с изменениями в работе клеточных механизмов — одним из проявлений онкологического процесса. Будущие исследования позволяют ученым выяснить возможные биохимические причины развития рака кишечника.