Два метаболита микробиома конкурируют за контроль роста клеток

Исследователи из Чикагского университета обнаружили, что два метаболита кишечных бактерий — квеуин и его химический предшественник пре-квеуозин 1 (preQ₁) — конкурируют за контроль над механизмом синтеза белков в наших клетках. Исследование опубликовано в журнале Nature Cell Biology.

Учёные выяснили, что эти бактериальные метаболиты действуют в противоположных направлениях: квеуин стимулирует рост клеток, тогда как preQ₁ подавляет его. Это открытие suggests, что рост-подавляющие свойства specific microbial metabolites могут быть полезны при разработке новых методов лечения рака.

Модель влияния preQ₁ на пролиферацию. Автор: Nature Cell Biology (2025). DOI: 10.1038/s41556-025-01750-6

Внутри каждой клетки молекулы транспортной РНК (тРНК) действуют как переводчики, считывающие генетический код и строящие белки. Эти тРНК часто подвергаются химическим модификациям для тонкой настройки их функций. Когда что-то идёт не так с этими модификациями, это может привести к патологическим состояниям, таким как рак и неврологические расстройства.

В клетках млекопитающих существует почти 40 типов химических модификаций тРНК, и самой сложной из них является модификация квеуозином (Q). Наши клетки не могут производить её самостоятельно и поэтому полагаются на кишечные бактерии или диету для получения квеуина — строительного блока, используемого для установки этой specific модификации.

Исследователи провели эксперименты на мышах и обнаружили, что preQ₁ присутствует в плазме и тканях грызунов. Наиболее важно то, что они наблюдали, как preQ₁ drastically снижает пролиферацию клеток, выращенных в чашках Петри. Интересно, что эти эффекты были обратимы при обработке квеуином, который восстанавливал рост до нормальных уровней.

Когда preQ₁ вводили мышам с опухолями, он уменьшал рост опухоли, что suggests, что preQ₁ может быть потенциальным новым кандидатом для лечения рака.

«Самый сильный эффект preQ₁, который мы наблюдали, был на дендритные клетки — одни из ключевых иммунных клеток, инициирующих иммунный ответ. Даже небольшие количества preQ₁ полностью останавливали их пролиферацию», — сказал старший автор исследования Тао Пан, профессор биохимии и молекулярной биологии.

Команда также раскрыла молекулярный механизм действия preQ₁. Попадая внутрь клетки, preQ₁ конкурирует с квеуином за тот же фермент QTRT1/QTRT2, который модифицирует тРНК. Однако тРНК, модифицированные preQ₁, нестабильны и поэтому распознаются как faulty и уничтожаются клеточным ферментом контроля качества IRE1.

Это исследование показывает, как бактериальные метаболиты могут нарушать синтез белков у млекопитающих, чтобы замедлить деление клеток, и suggests, что бактериальная химия не только влияет на пищеварение и иммунитет, но и достигает самой сердцевины клеточной биологии, модулируя экспрессию наших генов.

Противоположные эффекты preQ₁ и квеуина предоставляют возможность изучить способы корректировки диеты или состава микробиома для балансировки роста клеток при раке и предотвращения аутоиммунных заболеваний.