Η χαρτογράφηση των αντλιών καυσίμου των καρκινικών κυττάρων ανοίγει το δρόμο για νέα φάρμακα

Για πρώτη φορά ερευνητές από το Ινστιτούτο Καρολίνσκα στη Σουηδία, κατόρθωσαν να αποκτήσουν λεπτομερείς εικόνες για τον τρόπο με τον οποίο η πρωτεΐνη μεταφοράς  GLUT μεταφέρει σάκχαρα στα κύτταρα.

Δεδομένου ότι οι όγκοι εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τη μεταφορά των θρεπτικών ουσιών, προκειμένου να είναι σε θέση να αναπτυχθούν γρήγορα, οι ερευνητές ελπίζουν ότι αυτή η μελέτη που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Structural & Molecular Biology θα αποτελέσει τη βάση για νέες στρατηγικές στην καταπολέμηση των καρκινικών κυττάρων.

Προκειμένου να είναι σε θέση να τροφοδοτήσουν την ταχεία ανάπτυξή τους, οι καρκινικοί όγκοι εξαρτώνται από τις πρωτεΐνες μεταφοράς για να λειτουργήσουν σε υψηλή ταχύτητα και για να εισαγάγουν σάκχαρα και άλλα θρεπτικά συστατικά που είναι απαραίτητα για το μεταβολισμό του κυττάρου. Επομένως, μια πιθανή στρατηγική θεραπείας θα ήταν να εμποδιστούν ορισμένοι από τους μεταφορείς στην κυτταρική μεμβράνη, που λειτουργούν ως αντλίες καυσίμων, έτσι ώστε τα καρκινικά κύτταρα να λιμοκτονήσουν και στο τέλος να πεθάνουν.

Μία σημαντική ομάδα μεμβρανικών μεταφορέων είναι η οικογένεια GLUT, που εισάγει γλυκόζη και άλλα σάκχαρα στο κύτταρο. Η γλυκόζη είναι μια από τις πιο σημαντικές πηγές ενέργειας για τα κύτταρα του καρκίνου και οι μεταφορείς GLUT έχει αποδειχθεί ότι διαδραματίζουν βασικό ρόλο στην ανάπτυξη του όγκου σε πολλούς διαφορετικούς τύπους καρκίνου.

Στην παρούσα μελέτη οι ερευνητές από το Ινστιτούτο Καρολίνσκα, παρουσίασαν με λεπτομέρειες τον τρόπο που η μεταφορά των σακχάρων εκτελείται μέσω της πρωτεΐνης XylE στην E.coli (Escherichia colibacterium) της οποίας η λειτουργία και η δομή είναι παρόμοια με τους μεταφορείς GLUT στον άνθρωπο. Για πρώτη φορά οι ερευνητές περιέγραψαν τον τρόπο με τον οποίο αλλάζουν οι δομές της πρωτεΐνης μεταξύ δύο διαφορετικών σχηματισμών, όταν δεσμεύουν και μεταφέρουν ένα μόριο σακχάρου.

«Παρουσιάζοντας τις λεπτομέρειες της μοριακής δομής της περιοχής που δεσμεύει το σάκχαρο, η μελέτη μας δημιουργεί ευκαιρίες για μια πιο αποτελεσματική ανάπτυξη νέων ουσιών που μπορούν να αναστείλουν τους μεταφορείς GLUT.  Οι πληροφορίες σχετικά με τη δομή της πρωτεΐνης μεταφοράς διευκολύνουν την ανάπτυξη καλύτερων φαρμάκων σε μικρότερο χρονικό διάστημα. Τέτοιοι αναστολείς GLUT θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη θεραπεία του καρκίνου στο μέλλον», λέει ο Παρ Νόρντλουντ του τμήματος Ιατρικής Βιοχημείας και Βιοφυσικής, ένας από τους ερευνητές της μελέτης.

Η μελέτη μπορεί να έχει σημασία όχι μόνο για την έρευνα κατά του καρκίνου αλλά επίσης και για την έρευνα που αφορά το διαβήτη. Η GLUT διαδραματίζει βασικό ρόλο στον διαβήτη, καθώς η ινσουλίνη λειτουργεί ενεργοποιώντας την πρόσληψη της γλυκόζης από το αίμα μέσω των μεταφορέων GLUT στην κυτταρική μεμβράνη.

Η GLUT και ο μεταφορέας XylE ανήκουν στην πολύ μεγάλη ομάδα των μεταβολικών μεταφορέων που ονομάζονται «Υπεροικογένεια Μεγάλων Μεσολαβητών» ((MFS), η οποία είναι σημαντική για πολλές ασθένειες, καθώς και για την απορρόφηση των φαρμάκων στα κύτταρα.

«Πολλές πτυχές που αφορούν μοριακούς μηχανισμούς για τη λειτουργία των μεταφορέων GLUT είναι πιθανώς κοινές σε πολλά μέλη της οικογένειας MFS, που εμπλέκονται σε ένα ευρύ φάσμα ασθενειών εκτός από τον καρκίνο και τον διαβήτη», λέει ο Παρ Νόρντλουντ.

Οπως οι μεμβρανικοί μεταφορείς, πολλές διαφορετικές μεμβρανικές πρωτεΐνες περνούν μέσω της μεμβράνης στην επιφάνεια των κυττάρων. Η σημασία τους στη λειτουργία των κυττάρων και στην ανάπτυξη των φαρμάκων έχει παρατηρηθεί και νωρίτερα, κυρίως μέσα από τα βραβεία Νόμπελ που απονεμήθηκαν σε ερευνητές που χρησιμοποίησαν δομικές μελέτες για τη λειτουργία των άλλων μεγάλων οικογενειών μεμβρανικών πρωτεϊνών, τους συζευγμένους με την πρωτεΐνη G υποδοχείς και τους διαύλους ιόντων.