Это открытие было настолько неожиданным для исследователей, что те потратили несколько лет на его подтверждение. «Сначала мы просто не могли в это поверить», — говорит автор работы, профессор дерматологии Пол Хавари. «Но многочисленные эксперименты показали, что глюкоза действительно взаимодействует с сотнями белков в клетке, влияя на их функции и способствуя их дифференцировке». Понимание этого механизма может стать настоящей революцией в разработке по-настоящему действенных методов лечения диабета и рака, так как оба эти заболевания связаны с нарушением процессов дифференцировки клеток.
Открытие, как это нередко бывает в науке, было сделано случайно. Изначально ученые не собирались изучать роль глюкозы, они просто анализировали, какие конкретно молекулы становятся активными в процессе превращения стволовых клеток кожи в зрелые кератиноциты. Предполагалось, что уровень глюкозы в этих клетках должен снизиться, поскольку став дифференциированными они делятся гораздо менее активно. Однако результаты показали обратное: концентрация глюкозы в клетках значительно возросла.
Эксперименты с различными типами клеток человека — жировыми, костными и клетками крови — а также наблюдения на генетически модифицированных мышах подтвердили, что повышение уровня глюкозы во время дифференцировки является универсальным процессом. Оказалось, что глюкоза накапливается в клетках за счет увеличенного поступления и сниженного выведения, при этом в качестве топлива накопленная глюкоза не расходуется.
Дополнительные исследования показали, что если снизить поступление глюкозы в клетки, их дифференцировка нарушается. Однако, что особенно удивительно, этот процесс можно восстановить с помощью аналогов глюкозы, которые клетки не могут использовать как источник энергии. Это доказывает, что глюкоза регулирует процесс дифференцировки не за счет энергетического метаболизма.
Ранее уже были намеки на то, что глюкоза — не только топливо: например, было известно, что эмбриональные стволовые клетки теряют способность к дифференцировке при высоких уровнях сахара, а у диабетиков нарушены процессы заживления ран. Более того, некоторые аналоги глюкозы уже тестировались как потенциальные противоопухолевые препараты, однако при этом считалось, что они заставляют «голодать» раковые клетки, лишая их энергии. Теперь ученые предполагают, что их реальный эффект может заключаться во влиянии на дифференцировку незрелых раковых клеток.
Оказалось, что глюкоза влияет на экспрессию тысяч генов, необходимых для развития клеток, связываясь с белками-регуляторами, например, белком IRF6. При таком взаимодействии меняется форма белков и их способность активировать нужные гены. По словам исследователей, глюкоза действует как «системный сигнал тревоги», влияя на все клетки мгновенно, а не через сложные каскады реакций, как многие другие регуляторы. Теперь ученые собираются глубже изучить роль глюкозы в физиологических и патологических процессах.
Ранее эксперты назвали критический возраст, когда начинает стареть мозг.
