Митохондрии играют неожиданную роль в регуляции гибели клеток

Новое исследование из Техасского университета в Арлингтоне показало, как клетки контролируют свои митохондрии — «энергетические станции» клеток — в процессе клеточной смерти. Открытие проливает свет на то, как организм управляет этой важнейшей функцией и что может пойти не так при её нарушении.

Запрограммированная гибель клеток — важная часть здоровой жизни организма, позволяющая удалять старые, повреждённые или ненужные клетки. Сбои в этом процессе могут иметь серьёзные последствия: рак развивается, когда клетки отказываются умирать, а нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, возникают, когда клетки гибнут слишком рано.

Рошна Шармин, ведущий автор исследования и аспирант пятого года в лаборатории Пии Гхосе, доцента биологии, исследовала поведение митохондрий во время гибели клеток. Шармин обнаружила, что, вопреки ожиданиям, митохондрии могут защищать клетку от смерти способом, не связанным с производством энергии. Вместо этого они играют защитную роль, поглощая кальций — ключевой шаг, необходимый для правильной гибели клеток.

Эти результаты дают лучшее фундаментальное понимание регуляции сложного процесса клеточной смерти и в перспективе могут помочь исследователям узнать больше о развитии мозга и привести к более целенаправленным методам лечения связанных заболеваний.

«Я надеюсь, что моя работа даст более глубокое понимание того, как регуляция транспорта митохондрий и их способность поглощать кальций подготавливают сложные клетки к гибели», — сказала Шармин.

Исследование опубликовано в Current Biology при участии Марка Пеллегрино, доцента биологии и эксперта по роли митохондрий в борьбе клеток со стрессом.

Для проведения исследования Шармин изучала эмбриональную клетку в хвосте нематоды C. elegans, микроскопического круглого червя, широко используемого в генетических исследованиях из-за сходства генов с человеческими. Его прозрачное тело позволяет учёным наблюдать за поведением живых клеток, включая их гибель. Используя микроскоп сверхвысокого разрешения в лаборатории Гхосе, Шармин смогла увидеть, как «органеллы ведут себя внутри клетки в реальном времени в живом организме».

Ещё одним ключевым открытием стало то, что при отсутствии белка каспазы — известного своей ролью в расщеплении других белков при клеточной смерти — клетки начинают умирать, но затем неожиданно восстанавливаются. Каспазы хорошо известны своей ролью в апоптозе, но их точная функция в компартментализованном устранении клеток — важное направление для будущих исследований.