Меланопсин (OPN4) представляет собой светочувствительный белок, обнаруженный в клетках кожи и сетчатки. Новое исследование, проведенное в Университете Сан-Паулу (USP) в Бразилии, предполагает, что OPN4 также может участвовать в развитии и прогрессировании меланомы, наиболее агрессивного типа рака кожи.
В экспериментах с животными и генетически модифицированными клетками в Лаборатории сравнительной физиологии пигментации Института биологических наук (IB-USP) исследователи показали, что болезнь прогрессирует медленнее, когда этот белок не функционирует. О результатах сообщается в статье, опубликованной в Communications Biology .
Хотя другие группы уже показали, что опсины участвуют в развитии рака, это первое подобное открытие для меланомы , на долю которой приходится 5% злокачественных опухолей кожи и 80% всех смертей от рака.
Основой исследования послужило исследование той же группы с использованием моделей меланоцитов (продуцирующих меланин клеток кожи ), чтобы показать, что меланопсин экспрессируется в этих клетках и участвует в таких процессах, как пигментация, настройка биологических часов и даже гибель клеток из-за ультрафиолетовое излучение А.
В последнем исследовании использовался метод редактирования ДНК, известный как CRISPR, для изменения последовательности гена Opn4 и создания стабильной модели клеток меланомы с нефункциональной версией белка.
«Когда мы создали нокаутные клетки [без функционального гена OPN4], мы поняли, что они имеют совершенно другой фенотип: они меньше растут и демонстрируют сниженную пролиферативную способность. Мы задались вопросом, почему, и решили выяснить, играет ли роль меланопсин в прогрессировании меланомы или канцерогенез», — сказал Леонардо Винисиус Монтейру де Ассис, первый автор статьи и в настоящее время исследователь в Любекском университете в Германии. Ассис сотрудничал в исследовании с Хосе Таллесом Ласердой, вторым автором статьи.
Теория была подтверждена сначала в экспериментах, проведенных in vitro, а затем на животных. Опухолевые клетки, содержащие нефункциональную версию OPN4, росли меньше и медленнее, чем клетки дикого типа (без модификации OPN4). Позднее открытие было подтверждено с помощью протеомики и данных из общедоступных баз данных.
«В целом, мы показали, что при удалении OPN4 при меланоме рост клеток уменьшается. Это в основном связано с двумя процессами, которые не обязательно связаны, но могут быть: усиление активации иммунной системы, хотя мы пока не знаем, почему; и очень значительное снижение передачи сигналов с помощью GTPases, белков, напоминающих крошечные моторы, которые играют роль в развитии клеточного цикла и значительно снижены в этих опухолях», — сказал Ассис.
Исследование также показало, что MITF (фактор транскрипции, связанный с микрофтальмом), очень важный фактор транскрипции при меланоме, также намного меньше экспрессируется в клетках с нефункциональной версией меланопсина.
Согласно Ассису, все эти данные вместе впервые позволяют предположить, что меланопсин действует как онкоген при меланоме, т. е. что он связан с развитием и ростом этого типа рака. До сих пор меланопсин никогда не был связан с развитием опухолей. Необходимы дополнительные эксперименты на клеточных линиях меланомы и другие подходы, чтобы прийти к окончательному подтверждению этой роли.
перспективы
Лаборатория сравнительной физиологии пигментации, возглавляемая физиологом Аной Марией де Лауро Каструччи, является одной из немногих исследовательских групп во всем мире, которые продемонстрировали (в 2018 году), что меланопсин также определяет температуру, действуя независимо как термосенсор и фотосенсор. С новой информацией он добавил еще один важный аспект, показав, что молекула может стать многообещающим терапевтическим инструментом в будущем.
«Меланопсин может быть использован для лечения меланомы, и это открывает новые возможности для изучения его роли в других заболеваниях, таких как заболевания печени, где также присутствуют опсины», — сказал Ассис.
Лаборатория Каструччи в настоящее время исследует системную роль меланопсина в органах, на которые он обычно не влияет, таких как жировая ткань, печень и сердце, среди прочих.
