Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Судьба клеток зависит от их энергетических органов

Когда в наших клетках что-то начинает идти не так, в них включается программа самоубийства. Чаще всего из таких программ мы слышим про апоптоз, однако на деле механизмов программируемой клеточной гибели насчитывают свыше десяти.

Судьба клеток зависит от их энергетических органов
Клетка с ядром (окрашено синим) и митохондриями (окрашены красным)

Они срабатывают в разных обстоятельствах и зависят от разных молекул-исполнителей. Но задача у них общая: клетка, у которой что-то испортилось, должна аккуратно погибнуть раньше, чем успеет навредить другим. Например, если в ее ДНК появилось слишком много мутаций, которые просто невозможно исправить, то специальные белки запустят в ней тот самый апоптоз – чтобы она из-за мутаций не превратилась в раковую.



Стоит заметить, что программы суицида включаются не только в больных клетках, но и во вполне здоровых, которые стали просто не нужны. Например, во время эмбрионального развития, когда организм формирует органы и ткани, постоянно возникает нужда убрать какую-то кучку клеток, которые уже выполнили свою функцию.

Понятно, что наше здоровье во многом зависит от того, как работают такие программы. Считается, что нейродегенеративные расстройства (такие, как болезнь Альцгеймера) и всевозможные раки развиваются не в последнюю очередь потому, что механизмы апоптоза и других видов клеточной гибели сами вышли из строя. Поэтому так необходимо понять, что включает и что отключает программы клеточного суицида и как они взаимосвязаны друг с другом.

Судьба клеток зависит от их энергетических органов
Митохондрия в клетке; электронная микрофотография

Известно, что важную роль в таких процессах играют митохондрии – клеточные органы (или органеллы), которые поставляют для клетки энергию. Митохондрии добывают энергию, окисляя разные вещества кислородом, и в качестве побочных продуктов реакции у них получаются реактивные формы кислорода – очень агрессивные молекулы-окислители. Реактивные формы кислорода легко портят биомолекулы – белки, липиды и нуклеиновые кислоты. В митохондриях есть специальные ферменты, которые их обезвреживают, однако бывает так, что система обезвреживания молекул-окислителей ломается, и митохондрия с ее «вредным производством» становится угрозой для всей клетки.

Но в таких случаях клетке вовсе не обязательно гибнуть целиком, достаточно уничтожить вышедшие из строя митохондрии. Это называется митофагией, то есть «поеданием митохондрий». Митофагия – разновидность аутофагии, или «самопоедания», фундаментального клеточного процесса, когда клетка в буквальном смысле ест саму себя. За расшифровку механизма аутофагии два года назад дали Нобелевскую премию, подробно описывать ее мы не будем, скажем только, что с помощью аутофагии клетка избавляется от внутриклеточного мусора, а также получает энергию, когда вокруг становится нечего есть.

Если клетка уничтожит испортившуюся митохондрию, то сможет нормально жить дальше. А если не уничтожит? В статье в Biological Chemistry исследователи из Московского государственного университета и Каролинского института пишут, что митофагия теснейшим образом связана с апоптозом.

В клетке можно запустить программу самоубийства с помощью препарата цисплатина, который используют для уничтожения раковых опухолей, но если в тех же клетках одновременно активировать поедание митохондрий, то апоптоз утихнет. Если же, наоборот, запретить клетке поедать митохондрии, то клетка, будучи не в состоянии избавиться от испорченных органов, просто начнет есть всю себя – запустится программа общей аутофагии.

При этом выяснилось, что если отключить уничтожение митохондрий, в клетке не только начнут накапливаться опасные кислородные радикалы, в ней также испортится система синтеза и транспорта белков и липидов, связанная с другим органом – эндоплазматической сетью или эндоплазматическим ретикулумом (ЭР), который представляет собой систему мембранных цистерн и канальцев. Случится так называемый ЭР-стресс, когда в эндоплазматическом ретикулуме начнут накаливаться испорченные белковые молекулы, не способные ни к чему другому кроме как засорению клетки.

Авторы работы показали, что уничтожение митохондрий и разные механизмы программируемой клеточной гибели переплетены друг с другом с одной стороны, и с механизмами развития опухолей, с другой. Особенно ясно это видно на уровне молекул: например белки семейства Bcl-2 регулируют не только апоптоз, но и аутофагию. Белки Bcl-2 подавляют апоптоз, и если их становится слишком много, злокачественные опухоли получают карт-бланш.

Очевидно, противораковые лекарства можно сделать более действенными, если учесть взаимные пересечения различных метаболических путей, определяющих судьбу клеток. То есть, например, для веществ, которые включают в раковых клетках программы суицида, можно повысить эффективность, запретив тем же клеткам уничтожать митохондрии – чтобы они, пожертвовав митохондриями, не избежали собственной гибели.

Автор: Кирилл Стасевич





Ссылка на источник

Tags: биология, биотехнология, медицина, метаболизм, физиология
Subscribe

Posts from This Journal “физиология” Tag

Buy for 30 tokens
Меня тут недавно спрашивали, как я могу учить продавать, если никогда не работал менеджером по продажам. Во первых работал целых полгода, во вторых - подумал: возможно, людям, которые никогда не занимались бизнесом, не вполне понятны очевидные вещи. Например, тот факт, что сегодня абсолютно любой…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments