Các nhà khoa học đã tiết lộ hoạt động bên trong của một loại protein quan trọng tham gia vào một loạt các quá trình tế bào - có khả năng mở đường cho các loại thuốc điều trị ung thư tốt hơn và ít độc hại hơn. Sử dụng các kỹ thuật kính hiển vi đã đoạt giải Nobel, các nhà nghiên cứu đã tiết lộ cách protein tankyrase tự bật và tắt bằng cách tự lắp ráp thành các cấu trúc giống như chuỗi 3D.
Sử dụng các kỹ thuật kính hiển vi đã đoạt giải Nobel, các nhà nghiên cứu đã tiết lộ cách protein tankyrase tự bật và tắt bằng cách tự lắp ráp thành các cấu trúc giống như chuỗi 3D.
Nghiên cứu của họ, được công bố trên tạp chí Nature , tiết lộ những hiểu biết sâu sắc về cấu trúc của protein tankyrase khó nắm bắt nhưng quan trọng, đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc giúp thúc đẩy ung thư ruột.
Các nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Ung thư, London, tin rằng nghiên cứu của họ sẽ mở ra cánh cửa cho các phương pháp điều trị ung thư mới có thể kiểm soát tankyrase chính xác hơn hiện tại với ít tác dụng phụ hơn.
Phát hiện cơ bản này có thể có ý nghĩa đối với việc điều trị các bệnh ung thư khác nhau, cũng như bệnh tiểu đường và các bệnh viêm nhiễm, tim mạch và thoái hóa thần kinh.
Nghiên cứu được tài trợ chủ yếu bởi Cancer Research UK, Wellcome và Viện Nghiên cứu Ung thư (ICR), bản thân nó là một tổ chức từ thiện cũng như một viện nghiên cứu.
Tankyrase là một loại protein quan trọng hỗ trợ 'tín hiệu Wnt' - tín hiệu cần thiết cho cơ thể để duy trì tế bào gốc và thực hiện các quá trình như phân chia và phát triển tế bào, nhưng khi không được kiểm soát, có thể gây ung thư ruột, trong số những bệnh khác. Tankyrase cũng kiểm soát các chức năng quan trọng khác của tế bào đối với bệnh ung thư, chẳng hạn như việc duy trì các đầu mút của nhiễm sắc thể, telomere.
Không giống như protein PARP1 từ cùng một 'họ PARP', tankyrase vẫn chưa được hiểu rõ. Mặc dù các loại thuốc ngăn chặn PARP1 đã được đưa vào phòng khám, nhưng các nhà khoa học vẫn chưa hiểu đầy đủ về cách bật tankyrase, cách thức hoạt động của nó hoặc cách ngăn chặn nó mà không dẫn đến các tác dụng phụ không mong muốn.
Trong nghiên cứu này, lần đầu tiên các nhà khoa học rút ra sự tương đồng giữa cơ chế kích hoạt của PARP1 và tankyrase. Họ gợi ý rằng, tương tự như PARP1, tankyrase hoạt động bằng cách được tuyển dụng vào một địa điểm cụ thể và 'tự lắp ráp', phân cụm và thay đổi cấu trúc 3D của nó để tự kích hoạt và thực hiện chức năng của nó.
(adv)
Trong thập kỷ qua, các nhà khoa học đã phát triển các loại thuốc ngăn chặn men tankyrase trong nỗ lực điều trị ung thư ruột -- nhưng do tín hiệu Wnt liên quan đến nhiều quá trình nên các loại thuốc này gây ra quá nhiều tác dụng phụ khiến chúng không thể đưa vào thử nghiệm lâm sàng.
Để thực sự hiểu cách thức hoạt động của các chất ức chế men tankyrase và cách phát triển các phương pháp điều trị ít độc hại hơn, các nhà khoa học tại ICR đã bắt đầu khám phá thông tin cấu trúc mới bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử lạnh tiên tiến. Loại kính hiển vi cực mạnh này làm đông lạnh các mẫu ở -180°C để cho phép chụp ảnh chi tiết nhỏ về hình dạng protein.
Cách tiếp cận này cho phép họ hình dung và nắm bắt cách thức tankyrase 'tự lắp ráp' thành sợi -- cấu trúc giống như chuỗi -- và tại sao sự hình thành sợi lại cần thiết để tankyrase tự kích hoạt.
Các nhà nghiên cứu tin rằng 'miền' - vùng cụ thể của protein liên kết với các chức năng khác nhau - cho phép tankyrase lắp ráp và phân tách thành các cấu trúc khác nhau là mục tiêu thú vị cho các loại thuốc điều trị ung thư trong tương lai. Họ cũng tin rằng, tùy thuộc vào lĩnh vực cấu trúc mà thuốc liên kết với, không phải tất cả các chất ức chế tankyrase sẽ ảnh hưởng đến tín hiệu Wnt theo cùng một cách.
Hy vọng là các nhà nghiên cứu sẽ có thể thiết kế các chất ức chế men tankyrase khác nhau về cấu trúc - những chất an toàn và hiệu quả hơn, rất cần thiết để điều trị ung thư ruột và các bệnh khác có liên quan đến men tankyrase.
Trưởng nhóm nghiên cứu, Giáo sư Sebastian Guettler, Phó Trưởng phòng Sinh học Cấu trúc tại Viện Nghiên cứu Ung thư, London, cho biết:
"Nghiên cứu của chúng tôi đã cung cấp thông tin mới quan trọng về một phân tử protein cụ thể có tên là tankyrase, đóng vai trò quan trọng trong bệnh ung thư ruột và các bệnh khác nhưng cho đến nay chúng ta vẫn chưa hiểu rõ. Chúng ta đang bắt kịp -- chúng ta có tất cả các loại thuốc này để ngăn chặn tankyrase đang được tạo ra, nhưng chúng tôi không có đủ hiểu biết cơ bản để sử dụng chúng làm phương pháp điều trị.
"Chúng tôi đã chỉ ra cách thức hoạt động của men tankyrase và có thể chuyển từ một enzyme 'lười biếng' sang hoạt động tích cực. Nếu chúng ta có thể tạo ra các loại thuốc tốt hơn, ít độc hơn để kiểm soát quá trình này, chúng ta có thể mở đường cho một phương pháp điều trị ung thư ruột hiệu quả ở Tương lai."
Nguồn Viện Nghiên cứu Ung thư
