Дослідники зі Stanford Medicine виявили абсолютно новий механізм дії глюкози в організмі, що змінює наше фундаментальне розуміння цієї молекули та її впливу на розвиток тканин.
Несподіване відкриття подвійного життя глюкози
Глюкоза, відомий нам цукор, виконує значно важливішу функцію, ніж просто забезпечення енергією. Вона безпосередньо регулює диференціювання клітин. Цей процес відбувається не через руйнування молекули для виділення енергії. Глюкоза діє, зв’язуючись із білками, які контролюють активність генів.
“Спочатку ми просто не повірили в це”, – зізнався Пол Хаварі, доктор медичних наук, завідувач кафедри дерматології. Результати були настільки несподіваними, що науковці витратили кілька років на перевірку своїх висновків.
Дослідження показало, що глюкоза взаємодіє з сотнями білків у клітині. Ця взаємодія модулює функції білків і безпосередньо сприяє диференціації клітин.
Шлях до відкриття
Дослідники не планували вивчати глюкозу. Вони аналізували тисячі біомолекул у стовбурових клітинах шкіри, коли ті диференціювалися в зрілі кератиноцити. Несподівано глюкоза з’явилася на вершині списку молекул, кількість яких збільшувалася.
Це суперечило логіці. Зазвичай під час диференціації клітини ділиться менш активно, потребуючи менше енергії. Проте рівень глюкози значно зростав.
Вчені перевірили це явище різними методами. Вони використовували флуоресцентні та радіоактивні аналоги глюкози. Також застосовували біологічні датчики, що світяться в присутності глюкози. Результати підтвердилися – вміст глюкози зростав при диференціації.
Глобальна роль у розвитку тканин
Подальші експерименти показали подібну закономірність у різних типах клітин. Дослідники вивчали розвиток жирових, кісткових і білих кров’яних тілець.
“У кожній тканині, яку ми досліджували, рівень глюкози зростає, коли клітини диференціюються”, – підкреслив Хаварі.
Збільшення концентрації глюкози відбувалося через посилення імпорту та зменшення експорту цієї молекули. При цьому не відбувалося збільшення її метаболізму.
Докази нової функції
Органоїди людської шкіри не могли правильно диференціюватися при низькому рівні глюкози. Аналіз показав, що це впливало на експресію понад 3000 генів. Багато з цих генів відповідають за диференціацію шкіри.
Найбільшим шоком для науковців стало відкриття, що аналоги глюкози, які не метаболізуються, так само ефективно підтримували диференціацію. Це остаточно довело, що вплив глюкози не залежить від її енергетичної функції.
Механізм дії
Дослідники з’ясували, що глюкоза зв’язується з багатьма білками. Одним із них є IRF6, який посилює експресію генів диференціювання. Коли глюкоза приєднується до цього білка, змінюється його конформація та здатність впливати на гени.
“Ми бачимо, як глюкоза діє як трансляційний сигнал у клітині”, – пояснив Хаварі. Підвищення рівня глюкози відбувається одночасно в усіх частинах клітини, подібно до спрацювання пожежної сигналізації.
Перспективи для медицини
Це відкриття має важливе значення для розуміння діабету, при якому порушено рівень глюкози в крові. Також воно може пояснити, чому діабетики часто мають проблеми із загоєнням ран.
Дослідження відкриває нові підходи до лікування раку. Ракові клітини часто залишаються недиференційованими. Аналоги глюкози можуть стимулювати їх диференціацію, що перешкоджатиме розвитку пухлини.
“Це абсолютно нова галузь”, – підсумував Хаварі. Відкриття доводить, що навіть такі добре вивчені молекули, як глюкоза, можуть мати невідомі досі функції в організмі.
#Глюкоза #виявилася #ключем #до #розвитку #тканин
Source link
