Учёные обнаружили новую информацию о процессе клеточной смерти, ранее считавшемся необратимым

Исследование учёных из Университета Иллинойса в Чикаго описывает новый метод анализа пироптоза — процесса клеточной смерти, обычно вызываемого инфекциями и приводящего к избыточному воспалению в организме. Работа показывает, что этот процесс, долгое время считавшийся необратимым после запуска, на самом деле можно остановить и контролировать.

Открытие, опубликованное в Nature Communications, означает, что у учёных появился новый способ изучения болезней, связанных с нарушением процессов клеточной смерти, например, некоторых видов рака, и инфекций, которые могут осложняться неконтролируемым воспалением, вызванным этим процессом. К таким инфекциям относятся, например, сепсис и острый респираторный дистресс-синдром — одно из основных осложнений COVID-19.

Пироптоз — это серия биохимических реакций, в которых белок газдермин образует большие поры в клеточной мембране и дестабилизирует клетку. Чтобы лучше понять этот процесс, исследователи создали «оптогенетический» газдермин, генетически модифицировав белок так, чтобы он реагировал на свет.

«Процесс клеточной смерти играет важную роль в организме, как в здоровых, так и в нездоровых состояниях, но изучение пироптоза — основного типа клеточной смерти — было сложной задачей», — сказал Гэри Мо, доцент UIC.

По его словам, методы исследования механизмов пироптоза в живых клетках трудно контролировать, поскольку они запускаются непредсказуемыми патогенами, которые, в свою очередь, по-разному действуют на разные клетки и организмы.

«Наш оптогенетический газдермин позволил нам обойти непредсказуемое поведение патогена и вариабельный клеточный ответ, поскольку он на молекулярном уровне имитирует то, что происходит в клетке после запуска пироптоза», — пояснил Мо.

Исследователи применили этот инструмент и использовали флуоресцентную визуализацию, чтобы точно активировать газдермин в клеточных экспериментах и наблюдать за порами в различных условиях. Они обнаружили, что определённые условия, например, специфические концентрации ионов кальция, заставляли поры закрываться всего за десятки секунд.

Эта автоматическая реакция на внешние обстоятельства свидетельствует о том, что пироптоз динамически саморегулируется.

«Это показало нам, что эта форма клеточной смерти — не билет в один конец. Процесс фактически запрограммирован с кнопкой отмены, выключателем», — сказал Мо. — «Понимание того, как контролировать этот процесс, открывает новые пути для открытия лекарств. Теперь мы можем искать препараты, работающие в обоих направлениях — это позволяет нам думать о настройке, либо усилении, либо ограничении этого типа клеточной смерти при заболеваниях, где ранее мы могли только удалить этот важный процесс».

Соавторами статьи в Nature Communications «Gasdermin D Pores Are Dynamically Regulated by Local Phosphoinositide Circuitry» являются Ана Санта-Крус Гарсия, Кевин Шнур и Асрар Малик, все из UIC.