Путь клеточной смерти связан с фузией митохондрий

Новое исследование учёных из Калифорнийского университета в Дэвисе объясняет, почему некоторые органы тела более восприимчивы к клеточной смерти, чем другие. Это открытие может привести к прогрессу в лечении или предотвращении сердечного приступа или инсульта.

В статье, опубликованной 21 января в журнале Molecular Cell, сообщается, что белок Bax, известный как фактор, способствующий клеточной смерти, также участвует в регуляции поведения митохондрий — структур, обеспечивающих клетки энергией.

Митохондрии постоянно делятся и сливаются (фузия). Белки, контролирующие деление митохондрий, также способствуют апоптозу (запрограммированной клеточной смерти). Напротив, белки, контролирующие слияние митохондрий, помогают защитить клетку от смерти. Клеточная смерть может наступить, например, при кислородном голодании во время сердечного приступа или инсульта.

В отличие от дрожжей, у которых за слияние внешней мембраны отвечает один белок, клетки человека и мыши имеют два таких белка — MFN1 и MFN2. Используя митохондрии из клеток генетически модифицированных «нокаутных» мышей, исследователи изучили, как эти белки работают вместе.

Ключевые открытия:

• Белки MFN1 и MFN2 объединяются друг с другом или сами с собой, образуя «привязь» между двумя митохондриями, что приводит к их слиянию.
• Все три комбинации (MFN1/MFN1, MFN1/MFN2 и MFN2/MFN2) могут способствовать слиянию, но комбинация MFN1/MFN2 является наиболее эффективной.
• Растворимая форма белка Bax, который обычно запускает апоптоз, также может стимулировать слияние митохондрий. Она действует исключительно через комбинацию MFN2/MFN2.

Важное различие:

• К клеточной смерти приводит форма Bax, которая встраивается в мембрану митохондрии.
• Растворимая, свободно плавающая форма Bax, наоборот, заставляет митохондрии сливаться.

Значение для медицины:

Белки MFN1 и MFN2 содержатся в разных органах в разных количествах. MFN2 более распространён в мозге и сердце — тканях, где клеточная смерть может иметь катастрофические последствия. Исследование показывает, как MFN2 может защищать мозг или сердце от гибели клеток, используя Bax в его альтернативной, растворимой форме.

«Это показывает, что аппарат слияния в клетках регулируется как положительно, так и отрицательно, и открывает двери для поиска регуляторных механизмов и способов повышения или понижения чувствительности клеток к апоптозу», — отмечает Сюзанна Хоппинс.

Это может привести к созданию новых лекарств, которые будут либо спасать клетки (при болезнях сердца и инсульте), либо уничтожать их (при лечении рака).