Keresd a cinket prosztatarákban!

A cink a szervezet számára alapvető fontosságú ásványi anyag, mely a minden szövetben megtalálható. Míg a cink nagyobb része szorosan kötődik a fehérjékhez, kisebb mennyiségben lazán kötött vagy „mobilis” formában van jelen. E mobilis cinkionokról feltételezik, hogy alapvető fontosságúak a szervek, köztük az agy, hasnyálmirigy és prosztata működésében. Egészen mostanáig nem volt minden részletében ismert a cink szerepe a biológiai rendszerekben, a Massachusetts Institute of Technology (MIT) kutatói azonban remélik, hogy a most kifejlesztett szenzor előrelépést hoz ezen a téren

A Proceedings of the National Academy of Sciences című lapban nyilvánosságra hozott tanulmányukban leírják, hogy a szenzor miként fluoreszkál, amikor a cinkhez kötődik, ily módon meghatározható, hol van jelen a cink a legnagyobb koncentrációban. A szenzor működése a Zinpyr1 (ZP1) molekulán alapul, melyet eredetileg ugyancsak a MIT laboratóriumában fejlesztettek ki több mint 10 évvel ezelőtt. A ZP1 alapja a fluoreszcein festék, a szenzort azonban úgy módosították, hogy csak akkor bocsásson ki fluoreszcens fényt, ha cinkhez kötődik. A kutatók tisztában vannak azzal, hogy nem könnyű feladat specifikus szerkezeti elemeket megcélozni a sejteken belül. „Értünk el némi sikereket a kis molekulájú cinkszenzorok proteinekkel és peptidekkel való megcélzása során, ám a szenzorok többnyire a sejten belüli savas vezikulumokba kerülve inaktiválódtak” – magyarázza Robert Radford, a tanulmány szerzője. E probléma áthidalása érdekében a kutatók két változtatást tettek a szenzorok felépítésén. Először is, egy cinkre reagáló védőgyűrűt építettek be, mely úgy változtatta meg a szenzorok fizikai sajátosságait, hogy azokat könnyebb legyen célba venni. Ezen túlmenően egy „címjelölést” is kapcsoltak a ZP1-hez, mely a mitokondriumokhoz irányította őket. E jelölés pozitív töltéssel és hidrofób tulajdonsággal rendelkezik, így a szenzor sikeresen bejuthat a sejtekbe. Ily módon lehetővé vált, hogy a kutatók láthatóvá tegyék a sejten belüli mobilis cinkraktárakat.

Christopher Chang, a University of California-Berkeley vegyész, illetve molekuláris és sejtbiológus professzora így értékeli az eredményeket: „Egy izgalmas új koncepcióról van szó, mely a reakció-, illetve felismerésalapú szemléletet kombinálja. Az új módszer alkalmazást nyerhet a cinkforgalom szabályozási zavarainak kimutatásában.”

A szakemberek máris használják a szenzort annak tisztázására, hogy a cinkszint – mely normális körülmények között igen magas a prosztatában – miért esik meredeken a prosztataráksejtekben. „Ezzel a módszerrel vizsgáltuk a cinkforgalmat a prosztata egészséges és rákos sejtjeiben. Ily módon megpróbálunk képet kapni arról, hogyan változik a sejteken belüli cinkszint a prosztatarák progressziója során” – mondja dr. Radford.

Az Egyesült Államok preventív szolgálata (CDC, Centers for Disease Control and Prevention) adatai szerint a prosztatarák a leggyakoribb rosszindulatú daganat az amerikai férfiak körében, egyben az egyik vezető halálok. A MIT kutatói most a fluoreszcens szenzorok felhasználásával új diagnosztikai teszt kifejlesztésén dolgoznak. Ennek jelentősége abban áll, hogy a korai stádiumban felismert prosztatarák gyógyítható.

Ismert tény, hogy a cink részt vesz a fehérjestruktúrák stabilizálásában, emellett bizonyos sejtszintű reakciókat katalizál. A prosztatában a cink segíti a citrát – az ondó egyik alkotóeleme – felhalmozódását. Az epiteliális prosztatasejtek mitokondriumain belül a cink igazoltan gátolja az akonitáz nevű metabolikus enzim működését. A kutatók feltételezése szerint a cink az akonitáz blokkolásával megrövidíti a citrátkört – azt a reakciósorozatot, mely a sejt energiaforgalmát biztosító ATP termelődéséhez szükséges. Az ATP legnagyobb részben a mitokondriumokban termelődik, és a MIT munkacsoportjának teóriája szerint a prosztatasejtek rákos elfajulásakor a cink kiürül a sejtekből, ezáltal lehetővé válik, hogy a ráksejtek a növekedésükhöz és szaporodásukhoz szükséges többletenergiát termeljenek.

„A sejtek kontrollálatlan szaporodásához nagy mennyiségű kémiai energia szükséges, ezért a sejtek számára nem előnyös, ha a cink az akonitáz enzim befolyásolása révén megakadályozza, hogy több ATP termelődjön” – magyarázza a vizsgálat vezetője.

Azt figyelték meg, hogy bár a prosztata rákos sejtjei felveszik a cinket, az nem halmozódik fel a mitokondriumokban, ami alátámasztja a kutatók teóriáját. Az adatok azt jelzik, hogy az egészséges sejtekben a cinket egy még nem azonosított fehérje juttatja el a mitokondriumokhoz. A kutatók feltételezik, hogy a tumorsejtekben ez a protein inaktivált formában lehet jelen. A szakemberek most annak tisztázására összpontosítják figyelmüket, hogy a cink milyen szerepet játszik az agyban; feltételezik, hogy az idegi átvitelben vesz részt.

„A mobilis cink intracelluláris célpontjainak azonosítása fontos lépés a cink biológiai szignálfolyamatokban betöltött valódi funkciójának feltárásához. A következő lépés azoknak a specifikus biokémiai folyamatoknak a feltérképezése lesz, melyek befolyásolják a cinknek az organellumok receptoraihoz való kötődését” – foglalja össze az eredményeket Stephen Lippard rangidős szerző, a MIT kémiaprofesszora.