Захвачен момент, когда клетка закрывает дверь для свободных радикалов

Впервые исследователям удалось показать, как клетка закрывает «дверь» для свободных радикалов — небольших молекул кислорода, которые иногда необходимы, но также могут повреждать клетки. Исследование опубликовано в Nature Communications под руководством Лундского университета.

Для функционирования клеткам необходимо поддерживать тонкий баланс между полезными и вредными молекулами кислорода, известными как свободные радикалы. Одна из важнейших — перекись водорода (H₂O₂), та же субстанция, что содержится в дезинфицирующих средствах, но которую наши клетки используют в очень малых количествах для передачи важных сигналов. Однако в избыточных концентрациях H₂O₂ может вызывать повреждения и даже гибель клеток.

«Наши клетки производят свободные радикалы, когда мы вдыхаем кислород. Ранее считалось, что перекись водорода из кислорода может свободно протекать через "двери" клеточной мембраны, то есть каналы, которые также пропускают воду. Но мы показали, что каналы в клеточной мембране, по-видимому, имеют защитную систему», — говорит Карин Линдквист, руководившая исследованием профессор Лундского университета.

Благодаря прогрессу в крио-электронной микроскопии исследователи смогли увидеть, что «дверь» обычно открыта, позволяя таким молекулам, как H₂O₂, вода и глицерин, проникать внутрь. Однако если количество H₂O₂ снаружи клетки слишком велико, молекулы H₂O₂ «застревают» с внешней стороны канала. Они действуют как «замок», удерживая дверь закрытой и защищая клетки от повреждений.

Крио-электронная микроскопия показала, как канал закрывается под действием H₂O₂ — это было продемонстрировано впервые.

«Мы были удивлены увиденным. Это было похоже на то, как будто мы в реальном времени наблюдали, как клетка закрывает канал для чего-то, что может ей навредить. Это действует как автоматическая защита от попадания в клетку опасных уровней вещества», — говорит Линдквист.

Открытие даёт новое понимание того, как клетки защищаются от стресса и повреждений и как регулируют свободные радикалы. Эти знания могут помочь исследователям понять диабет, рак и другие состояния, при которых нарушен уровень клеточного стресса.

«Например, раковые клетки производят огромное количество свободных радикалов, когда быстро растут. Несмотря на это, они не погибают, что говорит о наличии у них способов избавляться от избытка. Одна из возможностей — они используют тот же тип канала в клеточной мембране, чтобы выводить излишки и избежать "удушья" собственными свободными радикалами. В нашем следующем исследовании мы хотим проверить, можно ли убить раковые клетки, блокируя эти каналы», — говорит Линдквист.