Кольцевые и дугообразные поры запускают программируемую гибель стрессированных клеток
Поврежденные клетки могут совершить суицид через процесс апоптоза, или программируемой клеточной смерти. Если этот механизм работает неправильно, клетка может стать раковой. Исследователи из Тюбингена под руководством профессоры Аны Гарсиа-Саэс из Межфакультетского института биохимии помогают объяснить важные этапы процесса апоптоза.
Из предыдущих исследований известно, что апоптоз начинается с активации так называемых белков Bax. Если клетка находится в состоянии стресса, белки Bax откладываются на поверхности митохондрий симметричными парами. Затем исследователи наблюдали, что обычно непроницаемая оболочка митохондрий становится проницаемой — пропуская цитохром c. После этого процесс клеточной смерти становится необратимым. Но что происходило между этими событиями, долгое время оставалось загадкой. Теперь Ане Гарсиа-Саэс и её команде удалось с помощью супермикроскопа наблюдать, как белки Bax формируют поры в митохондриальной оболочке, делая её проницаемой.
Исследование опубликовано в EMBO Journal.
В здоровых клетках Bax присутствует в виде растворимого одиночного белка, который перемещается между цитоплазмой и поверхностью митохондрий. Когда включаются сигналы стресса, белки Bax накапливаются на митохондриях. Учёные подозревали, что пары Bax объединяются, формируя поры и открывая внешнюю оболочку митохондрий для определённых веществ. Но до сих пор не удавалось наблюдать, могут ли структуры Bax формировать эти поры на митохондриях, что ставило теорию под сомнение.
В сотрудничестве с Йонасом Рисом из EMBL команда Аны Гарсиа-Саэс использовала микроскоп сверхвысокого разрешения, способный различать отдельные молекулы. Это позволило получить изображения, показывающие, как белки Bax собираются на митохондриях клеток, находящихся в режиме клеточной смерти под воздействием стресса.
Обнаруженные структуры Bax имели различную форму и размер, но не могли быть образованы случайно. Они имели форму замкнутых колец, незамкнутых колец, дуг (как серп луны) и линий. Формирование этих структур Bax коррелировало с увеличением проницаемости митохондриальной оболочки. Это подтверждает гипотезу исследователей, заполняя тем самым критический пробел в знаниях о процессах, вовлечённых в апоптоз.