Исследование раскрывает структуру белка человеческого апоптосома

Запрограммированная гибель клеток, или апоптоз, играет ключевую роль в поддержании здоровья человека, являясь линией защиты от неконтролируемого роста клеток, который происходит при многих видах рака, СПИДе, нейродегенеративных заболеваниях и инсульте.

Исследователи из Медицинской школы Бостонского университета впервые определили структуру активного человеческого апоптосома. Эта модель, опубликованная в журнале eLife, помогает лучше понять механизм клеточной смерти и может привести к разработке методов лечения для усиления или подавления этого процесса.

Ежедневно от 50 до 70 миллиардов человеческих клеток совершают "самоубийство" в результате стресса окружающей среды или сигналов развития. Поврежденные или ненужные клетки удаляются контролируемым образом, а их компоненты могут быть переработаны.

Клеточная сигнализация в пути запрограммированной смерти завершается сборкой белкового комплекса, называемого "апоптосомой". Эта крупная структура в форме колеса рекрутирует и активирует специфические протеазы (ферменты, расщепляющие белки) для разрушения белков в цитоплазме и ядре. Таким образом, клетка разрушается изнутри этим "колесом смерти".

Исследовательская группа под руководством Кристофера В. Аки, профессора физиологии и биофизики, определила структуру апоптосомы с почти атомарным разрешением с помощью криоэлектронной микроскопии и построила её трёхмерную модель.

Согласно исследователям, апоптосома представляет собой колесообразную структуру с семью спицами. На вершине колеса находится спиралевидный диск, образованный для стыковки протеаз, в то время как активные домены протеаз гибко прикреплены к этому диску. В активном состоянии апоптосома — это динамическая молекулярная машина, к которой в любой момент времени прикреплены от трёх до пяти молекул протеазы. Количество протеолитических единиц, "припаркованных" на колесе, может варьироваться, что приводит к изменению уровня разрушительной активности. В свою очередь, растворимая протеаза расщепляется и активируется активной апоптосомой, а затем эта растворимая протеаза нацеливается на клеточные компоненты.

"Это исследование помогает нам лучше понять основы критической системы в организме, которая регулирует развитие и стабильность тканей. Мы надеемся найти лекарства, нацеленные на это колесо смерти, чтобы либо усилить, либо подавить его функцию", — сказал Аки.