Đường truyền tín hiệu insulin phổ biến qua bệnh ung thư và tiểu đường

Một nghiên cứu mới được công bố trên Science Advances, Giáo sư Y khoa Patrick Hu đến từ Đại học Vanderbilt, đã tìm thấy một loại protein điều chỉnh đường truyền tín hiệu thường được nhắm đến các liệu pháp điều trị ung thư cũng được yêu cầu cho sự phát sinh sinh vật insulin (insulin biogenesis). 

Nhóm nghiên cứu, tìm thấy một loại protein kiểm soát con đường PI3K/Akt, con đường được nhắm mục tiêu bởi hơn 40 loại thuốc chống khối u, cần thiết cho quá trình tổng hợp, xử lý và tiết insulin. Giáo sư Patrick Hu đã khởi xướng phát hiện sử dụng giun tròn Caenorhabd viêm Elegans, hệ mô hình thường được sử dụng trong nghiên cứu về phát triển và di truyền. 

Giáo sư Y khoa Patrick Hu, cho biết: "Chúng tôi đã tiếp cận công việc của mình trên con đường PI3K/Akt từ góc độ ung thư, nhưng đây là con đường nguyên thủy. Nó cũng liên quan đến bệnh tiểu đường và ung thư. Hiểu cách thức điều trị con đường này có thể dẫn đến chiến lược mới để điều trị cả hai bệnh”. 

Patrick Hu giải thích: Tín hiệu insulin chắc chắn có liên quan đến bệnh tiểu đường, nhưng một mạng lưới tín hiệu yếu tố tăng trưởng giống như insulin cũng liên quan đến ung thư. Ở giun tròn Caenorhabd viêm Elegans, con đường nguyên thủy tồn tại cung cấp một mô hình nghiên cứu thuận tiện. Cả hai mạng liên quan đến PI3K/Akt ở người và chúng tôi đang tìm kiếm các thành phần mới của con đường này. 

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một phương pháp di truyền để sàng lọc giun C. Elegans cho các thành phần của con đường bị thay đổi trong quá trình truyền tín hiệu insulin bất thường. Họ đã dừng trên TRAP-alpha, một loại protein được bảo tồn cao qua giun, ruồi và hệ thống động vật có vú, bao gồm cả con người.

TRAP-alpha nằm trên một cấu trúc bên trong các tế bào được gọi là mạng lưới nội chất (ER), nơi nó giúp tạo ra các protein cuối cùng sẽ được tiết ra. Các nhà nghiên cứu nhận thấy việc xóa con sâu tương đương với phản ứng căng thẳng ER được kích hoạt TRAP-alpha. Một số người mắc bệnh tiểu đường loại 2 có các biến thể di truyền phổ biến trong gen TRAP-alpha, nhóm nghiên cứu đã chuyển thí nghiệm sang các tế bào beta tuyến tụy.

Các nhà khoa học bao gồm: Các Giáo sư Hu; Ming Liu và Peter Arvan đến từ Đại học Michigan nhằm xóa TRAP-alpha khỏi các tế bào chuột beta. Việc xóa gây ra giảm 90% tổng hàm lượng insulin bên trong các tế bào. Thay vì được đưa qua mạng lưới nội chất để chuyển đổi thành insulin và bài tiết, hầu hết các phân tử insulin của bố mẹ đã bị thoái hóa và những phân tử thoát khỏi sự thoái hóa tích lũy bên trong các tế bào beta. Chúng không bao giờ được xử lý thành insulin, hoặc tiết ra. Phát hiện cho thấy nếu không có TRAP-alpha, sinh học insulin bị suy giảm nghiêm trọng.

Patrick Hu nói, "TRAP-alpha là tình huống đầu tiên mà chúng tôi đã xác định được đột biến ở sâu và sau đó có thể di chuyển nó vào nuôi cấy tế bào động vật có vú để cho thấy nó ảnh hưởng đến một kiểu hình bệnh”. Trong cả hai mô hình, các nhà nghiên cứu nhận thấy việc xóa TRAP-alpha đã kích hoạt phản ứng protein mở ra mạng lưới nội chất. Các tế bào phát hiện protein chưa được tích lũy bên trong chúng và làm giảm biểu hiện gen tương ứng để chống lại nó. Các tế bào cũng tăng biểu hiện của protein chaperone giúp gấp protein đúng cách. Chúng tôi đang hướng tới vai trò của TRAP-alpha trong việc duy trì cân bằng nội môi protein. Duy trì việc gấp protein thích hợp trong mạng lưới nội chất (ER) chắc chắn rất quan trọng đối với sức khỏe của tế bào và nó có thể đóng góp cho sức khỏe con người nói chung”. 

Ngoài bệnh tiểu đường, nhiều bệnh khác có liên quan đến phản ứng gấp protein bất thường và mất cân bằng protein. Chúng bao gồm các bệnh thoái hóa thần kinh như xơ cứng teo cơ bên và bệnh Alzheimer. Có khả năng các phân tử được tiết ra khác ngoài insulin có thể bị ảnh hưởng bởi việc xóa TRAP-alpha. Nếu chúng ta có thể hiểu được vai trò rộng lớn hơn mà TRAP-alpha đang đóng trong việc duy trì cân bằng nội môi protein, chúng ta cũng có thể phát triển những cách mới để tiếp cận các bệnh khác. 

Đ.T.V (NASATI), theo https://medicalxpress.com/news/2019-12-common-insulin-pathway-cancer-diabetes.html, 4/12/2019