Раскрытие механизмов избирательного клеточного «самопоедания»: команда определила пути, определяющие результат аутофагии

Аутофагия — фундаментальный клеточный механизм, сохраняющий здоровье клетки за счёт утилизации и деградации изношенных или дисфункциональных компонентов. Этот процесс также играет ключевую роль в усилении иммунитета, активируясь при стрессе, таком как голодание или инфекция, для устранения бактерий, вирусов и других угроз.

Учёные различают «неселективную аутофагию», которая неразборчиво удаляет фрагменты клеточного материала, и «селективную аутофагию», которая целенаправленно разрушает повреждённые органеллы, неправильно свёрнутые белки или патогены. Дисрегуляция аутофагии связана с такими заболеваниями, как рак и нейродегенеративные расстройства.

В исследовании, опубликованном в Journal of Cell Biology, учёные из Университета Оттавы представили оптимизированный рабочий процесс, раскрывающий новые сигнальные механизмы, регулирующие аутофагию в ответ на различные стрессовые условия, связанные с болезнями.

Исследование клеточной загадки

Дефекты аутофагии при заболеваниях часто связаны с неправильным удалением специфического клеточного «груза»: например, накоплением белковых агрегатов при нейродегенеративных расстройствах или повреждённых митохондрий при раке.

Доктора Максим Русо и Райан Рассел (старший автор) задались вопросом, могут ли современные технологии редактирования генов поддержать первый сравнительный анализ путей, определяющих судьбу различных типов такого «груза».

Амбициозное применение передовых технологий

Команда провела кином-широкие CRISPR-скрининги, чтобы определить различные сигнальные пути, управляющие различными формами аутофагии. Кином-широкий скрининг систематически исследует функции протеинкиназ — ключевого семейства белков, регулирующих клеточные процессы.

Совместный аспирант Трук Лозье разработал новый рабочий процесс, позволивший провести сравнительное картирование путей. Методология включала одновременное проведение четырёх или пяти генетических скринингов.

Подход предполагал создание больших пулов генетически модифицированных клеток и их подвергание кратковременному (около 3–6 часов), интенсивному стрессу для захвата ранних фаз аутофагии, в отличие от традиционного 7-дневного протокола. Это позволило провести прямые органелл-специфичные сравнения.

Исследование выявило уникальные регуляторные механизмы, ранее не наблюдавшиеся в исследованиях аутофагии.

Ядро GEM — решение исследовательской задачи

Методология скрининга была реализована с помощью инновационного ядра на медицинском факультете: Genome editing and molecular biology (GEM) Facility. Это был первый скрининг, вышедший из этого центра.

Следующим шагом для команды будет исследование возможности использования обнаруженных киназ и сигнальных путей для регуляции врождённого иммунитета.

«Нам хотелось бы выяснить, можем ли мы фармакологически регулировать инфекцию патогенов с помощью некоторых из этих киназ», — говорит доктор Рассел.