Аргинин может помогать бороться с опухолями и вирусными инфекциями

Чтобы разобраться, как колебания уровня аргинина, вызванные диетой или болезнью, влияют на экспрессию генов, эксперт лаборатории Цюшуан У провела серию экспериментов на разных моделях заболеваний, в том числе на моделях колоректального рака, гриппа и SARS‑CoV‑2. Во всех этих состояниях ученые зафиксировали аномально низкий уровень аргинина. В клеточных культурах исследовательница проследила, какие белки становятся менее представленными при нехватке аминокислоты.

Оказалось, что при дефиците аргинина снижается уровень 414 белков, большая часть из которых связана с известными молекулярными функциями аргинина. Самым неожиданным стало то, что нехватка аминокислоты подавляла экспрессию трех генов HLA, кодирующих белки MHC‑I. Эти белки располагаются на поверхности клеток и показывают Т‑лимфоцитам чужеродные фрагменты, так запускается иммунная защита против вирусов и раковых клеток.

Механизм нарушения оказался связан с особенностями генетического кода: белок MHC‑I содержит много участков, кодируемых аргинином, а эту аминокислоту кодируют сразу шесть разных кодонов (троек нуклеотидов). В условиях нехватки аргинина рибосомы, собирающие белки, останавливались при попытке синтезировать MHC‑I, так как им просто не хватало нужной аминокислоты. Из‑за этого производилось значительно меньше белков, способных сигнализировать Т‑клеткам о присутствии раковых или вирусных белков, и патогены получали возможность оставаться незамеченными.

Эксперименты на мышах подтвердили важность уровня аргинина для здоровья. Животные на диете с низким содержанием аргинина чаще развивали опухоли толстой кишки, а на диете с повышенным содержанием аминокислоты — реже. В опытах с моделями гриппа и SARS‑CoV‑2 наблюдалась схожая картина. Мыши, получавшие больше аргинина с пищей, переносили вирусные инфекции легче. Более того, оказалось, что даже добавление аргинина уже после заражения гриппом улучшало состояние животных, этот результат стал неожиданностью для исследователей. Они знали о влиянии аргинина на экспрессию генов из генетических моделей, но не предполагали, что диетические манипуляции окажутся настолько действенными.

По словам авторов, потребление конкретной аминокислоты может напрямую регулировать экспрессию генов за счет избирательной настройки трансляции (процесса сборки белков). Вероятно, такой механизм работает не только для аргинина и MHC‑I, но и для многих других белков и аминокислот.

Особую значимость результаты приобретают в контексте старения и питания. С возрастом уровень аргинина естественным образом снижается, и это может создавать благоприятные условия для развития колоректального рака и повышать уязвимость к респираторным вирусам. Как отмечает Сохейл Тавазои, сочетание плохого питания и возрастного снижения аргинина может стать благоприятной ситуацией для запуска онкологических процессов.

Исследователи считают, что добавки с аргинином можно относительно быстро протестировать у пациентов, проходящих иммунотерапию, или использовать для профилактики у групп повышенного риска, сталкивающихся с вирусными патогенами. Учитывая, что аргинин недорог и широко доступен, клинические исследования в этом направлении могут начаться в ближайшее время. Сейчас команда также изучает, могут ли изменения в потреблении других аминокислот оказывать положительное влияние при разных заболеваниях.