การดัดแปลงโปรตีนหลังการแปลรหัสในโรคมะเร็ง

เมื่อการสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นในเซลล์แล้ว โปรตีนหลายชนิดสามารถถูกดัดแปลงทางเคมีหลังการแปลรหัส (post-translational modifications) อาทิเช่น การเติมหมู่ฟอสเฟตในกระบวนการฟอสโฟรีเลชั่น (phosphorylation) และ การเติมน้ำตาลเอ็น-อะซิทิว-กลูโคซามีน (น้ำตาลกลูแน็ก) ในกระบวนการโอกลูเน็กไซเลชั่น (O- GlcNAcylation) ซึ่งกระบวนการดังกล่าวมีความสำคัญในการควบคุมเมตาบอลิซึมของเซลล์ นักวิจัยของห้องปฏิบัติการฯ พบว่าการแสดงออกของกระบวนการโอกลูเน็กไซเลชั่นและโอกลูเน็กทรานเฟอเรนซ์ (O-GlcNAc transferase, OGT) ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ต่อน้ำตาลดังกล่าวกับโปรตีน มีระดับการเพิ่มขึ้นในชิ้นเนื้อเยื่อมะเร็งและเซลล์มะเร็งเพาะเลี้ยงของเต้านมและลำไส้เมื่อเปรียบเทียบกับส่วนที่เนื้อเยื่อและเซลล์ปกติ นักวิจัยของห้องปฏิบัติการฯ ได้ใช้เครื่องแมสสเปกโตรมิเตอร์เพื่อทำการหาโปรตีนที่ถูกดัดแปลงด้วยน้ำตาลดังกล่าวในชิ้นเนื้อและเซลล์มะเร็ง ซึ่งพบว่าการแสดงออกของการเติมน้ำตาลกลูแน็กของเอนไซม์ไพรูเวตไคเนสเอ็มทู (pyruvate kinase M2, PKM2) มีระดับที่สูงขึ้นในเซลล์มะเร็งเพาะเลี้ยงแต่การเติมน้ำตาลดังกล่าวทำให้กิจกรรมของเอนไซม์ต่ำลง และยังมีผลกระทบกับการเติมหมู่ฟอสเฟตของ PKM2 ซึ่งชี้ให้เห็นว่าสัญญาณแทรกข้ามของการดัดแปลงโปรตีนของทั้งสองกระบวนการมีผลต่อการควบคุมกิจกรรมของเซลล์มะเร็งที่เปลี่ยนแปลงไป นอกจากนี้ นักวิจัยของห้องปฏิบัติการฯ ยังแสดงให้เห็นว่า การยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ OGT ทำให้การสร้างเซลล์มะเร็งเพาะเลี้ยงของเต้านมและลำไส้แบบสามมิติลดลงอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ซึ่งชี้ให้เห็นว่ากระบวนการโอกลูเน็กไซเลชั่นมีบทบาทสำคัญในการเจริญของเซลล์มะเร็ง

การเติมหมู่ฟอสเฟตเป็นอีกกระบวนการหนึ่งในการควบคุมการทำงานของโปรตีนในเซลล์ แต่การจำแนกค้นหาฟอสโฟโปรตีนทำได้ค่อนข้างยาก เนื่องจากฟอสโฟโปรตีนอาจถูกย่อยด้วยเอนไซม์ฟอสฟาเตส ดังนั้น นักวิจัยของห้องปฏิบัติการฯ ได้ทำการแยกเอ็กโซโซม (exosome) ซึ่งเป็นเอ็กตราเซลลูลาร์เวสซิเคิล (extracellular vesicles, EVs) ที่มีขนาดปริมาณ 30 ถึง 100 นาโนเมตรที่ได้จากอาหารที่เลี้ยงเซลล์มะเร็งท่อน้ำดีเพาะเลี้ยงที่มีความรุนแรงในการแพร่กระจาย (metastasis) แตกต่างกัน และพบว่าฟอสโฟโปรตีนที่ได้จากเอ็กโซโซมที่มีความรุนแรงในการแพร่กระจายไม่เหมือนกัน มีระดับของการเติมหมู่ฟอสเฟตที่ความแตกต่างกัน มากกว่า 40 ชนิด โดยเฉพาะระดับของการเติมหมู่ฟอสเฟตของฮีทช็อคโปรตีน 90 (heat shock protein 90, HSP90) ในเอ็กโซโซม์มีความสัมพันธ์กับความรุนแรงในการแพร่กระจายของเซลล์มะเร็ง ซึ่งน่าจะสามารถพัฒนาเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของการแพร่กระจายของเซลล์มะเร็งได้ และเนื่องจากเอ็กตราเซลลูลาร์เวสซิเคิลประกอบด้วยชีวโมเลกุลที่พร้อมทำงานหลากหลายชนิด อาทิเช่น อองโคโปรตีน, ไมโครอาร์เอ็นเอ, และโมเลกุลที่ส่งวิถีสัญญาณ ดังนั้น ห้องปฏิบัติการวิจัยชีวเคมีมีแผนที่จะทำการศึกษาวิจัยเชิงลึกโดยใช้การวิเคราะห์แบบสหวิทยาการเพื่อให้เข้าใจการทำงานของชีวโมเลกุลในเอ็กตราเซลลูลาร์เวสซิเคิลที่เกี่ยวข้องกับโรคมะเร็ง