Механизмов антираковых функций р53 несколько. Он распознает повреждения хромосомной ДНК и может инициировать временную остановку деления клеток в так называемых точках регулирования клеточного цикла. Белок р53 также способен активировать гены белков, исправляющих повреждения ДНК (например, при перерождении клетки в раковую). За время паузы белки, восстанавливающие ДНК, получают необходимое для работы время. Если ДНК восстанавливает нормальную функцию, клетки снова начинают делиться, и их ракового перерождения не происходит. Если повреждение ДНК не поддается исправлению, белок р53 способен запустить процесс апоптоза — запрограммированной гибели клетки. Похожим образом белок р53 может реагировать и на другие клеточные стрессы.
Проводились исследования активности опухолевого супрессора р53 при действии различных стрессов. Один из видов клеточного стресса — нарушение работы дыхательной цепи митохондрий.
Что такое дыхательная цепь митохондрий?
В процессе преобразования энергии используются богатые энергией электроны, заключенные в питательных веществах. Перенос электронов идет последовательно через ряд сложных белковых комплексов (с номерами от 1 до 4), плавающих в митохондриальной мембране и образующих «дыхательную цепь». Продвигаясь по этой цепи, электроны последовательно переходят на все более низкие энергетические уровни и в конце концов соединяются с кислородом воздуха, которым мы дышим. При этом энергия, отдаваемая электронами, преобразуется в биологически полезные формы, в частности, в энергию аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ).
Оказалось, что когда цепь переноса электронов перекрывали на уровне комплексов 1, 2 или 4, активность опухолевого супрессора р53 оставалась на исходном низком уровне. Однако при нарушении переноса электронов через комплекс 3 дыхательной цепи митохондрий происходила значительная активация белка р53.
Это означает, что сами по себе неполадки в работе дыхательной цепи не так важны для клетки, как остановка потока электронов через комплекс 3.
В последнем случае сигнал о несчастье достаточно быстро передается в клеточное ядро, уровень и активность р53 резко возрастают, в результате чего включается работа генов, ответственных за остановку клеточного цикла. Клетки перестают делиться, и через некоторое время в них включается механизм программируемой клеточной смерти — апоптоз.
Так как неполадки в работе дыхательной цепи происходят в митохондриях, а активированный р53 работает в другой части клетки, в ядре, должен существовать путь передачи сигнала от митохондрии в клеточное ядро. Провели поиск этого сигнального пути. Нельзя сказать, что нашли все его звенья, однако ключевое звено было выявлено. Оказалось, что за передачу сигнала ответственен фермент DHODH, который участвует в биосинтезе пиримидиновых нуклеотидов (мономерных блоков для синтеза новых молекул ДНК и РНК). Этот фермент расположен в итохондриальной мембране вблизи комплекса 3 дыхательной цепи. Остановка потока электронов через комплекс 3 ведет к нарушению работы этого фермента и, как следствие, остановке синтеза пиримидиновых нуклеотидов.
