Новейшее исследование проливает свет на загадку Отто Варбурга

В 2021 году исполняется 100 лет со дня фундаментального открытия, о котором говорится в каждом учебнике по биохимии. 100 лет назад немецкий врач Отто Варбург заметил, что раковые клетки получают энергию из глюкозного сахара странно неэффективным образом: вместо того чтобы сжигать ее с помощью кислорода, раковые клетки делают то же, что и дрожжи,— они глюкозу ферментируют. Анаэробный процесс идет весьма быстро, но и весьма неэффективно: большая часть энергии глюкозы остается неиспользованной.

Отто Варбург — нобелевский лауреат по физиологии и медицине. Объясняя сделанное им открытие, он предположил, что анаэробное питание — первопричина онкологического заболевания. Последующие исследования показали, что раковые клетки могут иметь любой тип энергообеспечения, в том числе и свойственный нормальным клеткам, а эффект, открытый Варбургом, стал считаться следствием, а не причиной рака.

На протяжении многих лет предлагались и другие гипотезы для объяснения эффекта Варбурга, в том числе идея о том, что раковые клетки имеют дефектные митохондрии (энергетические фабрики), а следовательно, не могут вести контролируемое сжигание глюкозы. Но ни одно из этих объяснений не выдержало проверки временем — в частности, хорошо известно, что митохондрии раковых клеток работают нормально.

Исследовательская группа Института Слоуна-Кеттеринга во главе с иммунологом Мин Ли предлагает новое объяснение эффекта Варбурга: оно основано на большом количестве генетических и биохимических экспериментов. Идея — в связи между эффектом Варбурга и активностью фермента под названием «киназа PI3». Прежде эта связь фиксировалась, но оставалась недооцененной.

«Киназа PI3 — ключевая сигнальная молекула, которая функционирует почти как главнокомандующий клеточным метаболизмом,— проводит аналогию доктор Ли.— Большинство энергоемких событий в клетках, включая их деление, происходит только после того, как киназа PI3 даст сигнал».

Когда клетки переходят на метаболизм Варбурга, активность киназы PI3 увеличивается, а следовательно, убыстряется и деление. Это немного похоже на то, что главнокомандующему, прежде просто кричавшему, вручили мегафон, продолжает свою аналогию Ли.

Помимо объяснения эффекта Варбурга данные исследователей из Института Слоуна-Кеттеринга меняют общепринятую точку зрения биохимиков, согласно которой метаболизм вторичен по отношению к передаче сигналов ферментами. Один из выводов исследования — регулирование клеточного метаболизма может стать эффективным способом предотвращения роста рака.

По материалам статьи Glycolysis fuels phosphoinositide 3-kinase signaling to bolster T cell immunity; Ke Xu, Na Yin, Min Peng, Efstathios G. Stamatiades, Amy Shyu, Peng Li, Xian Zhang, Mytrang H. Do, Zhaoquan Wang, Kristelle J. Capistrano, Chun Chou, Andrew G. Levine, Alexander Y. Rudensky, Ming O. Li; журнал Science, июнь 2021 г.

Леонтий Кривов