Открыт новый механизм клеточной пластичности, связанный с митохондриями
Исследователи из Мичиганского университета, используя рыбку данио-рерио в качестве модели, обнаружили, что петля обратной связи в митохондриях может позволять дифференцированным клеткам «откатываться» назад по пути специализации — процесс, называемый дедифференцировкой. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Переосмысление клеточной судьбы
Ранее считалось, что путь дифференцировки клетки (в кожную, печеночную, нервную) необратим. Однако в последние десятилетия стало ясно, что клетки обладают пластичностью: они могут менять тип и, что важно, дедифференцироваться — возвращаться в состояние, подобное клетке-предшественнику. Это происходит при регенерации тканей после повреждения, но также характерно и для раковых клеток, что осложняет лечение.
Модель на рыбках данио-рерио
Чтобы изучить этот процесс in vivo, ученые создали модель на данио-рерио, пометив определенные дифференцированные клетки зеленым флуоресцентным белком. Это позволило индуцировать их деление и детально наблюдать за процессами в митохондриях.
Митохондриальная петля обратной связи
Митохондрии не только производят энергию в виде ATP, но и генерируют реактивные формы кислорода (ROS), которые в нужных количествах служат сигнальными молекулами. Исследователи обнаружили:
- При индукции дедифференцировки и пролиферации в клетках повышались уровни производства ATP и митохондриальных ROS.
- Рост ROS активировал фермент Sgk1 в цитоплазме.
- Sgk1 перемещался в митохондрии, где фосфорилировал фермент, синтезирующий ATP, и запускал его производство.
Блокировка любого шага в этом цикле (фермента ATP, Sgk1 или производства ROS) полностью останавливала способность клетки возвращаться в клеточный цикл.
Универсальный механизм
Эксперименты на живых клетках рака молочной железы человека показали, что те же самые процессы происходят и в человеческих клетках. Это указывает на то, что обнаруженная митохондриальная петля — эволюционно консервативный механизм, полезный для большинства клеток.
Значение для медицины
Понимание клеточной пластичности критически важно как для регенеративной биологии (восстановление тканей), так и для онкологии.
«Раковые клетки также обладают такой пластичностью, и это считается одной из основных причин, почему мы не можем легко их лечить. Если вы уничтожите одну раковую стволовую клетку, может появиться другая», — поясняет профессор Канминг Дуан.
В будущем исследователи планируют изучить эту митохондриальную петлю в других типах клеток, чтобы научиться целенаправленно влиять на этот путь — для стимуляции регенерации или подавления аномального роста, например, при раке.