Ключевые этапы запуска программируемой гибели клетки раскрыты

Клетки, старея или получая повреждения, могут запускать собственную запрограммированную гибель — процесс «самоубийства», известный как апоптоз. Ослабление этого процесса превращает нормальную клетку в раковую, а его чрезмерная активность связана с развитием нейродегенеративных заболеваний. Поэтому понимание механизмов апоптоза крайне важно.

Белок Bax является ключевым регулятором апоптоза. Исследователи под руководством профессора Аны Гарсии-Саэс из Тюбингенского университета и профессора Иоахима Шпаца из Института интеллектуальных систем Общества Макса Планка в Штутгарте изучили роль белков Bax. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Ключевой этап апоптоза — выход белка цитохрома c и других факторов из митохондрий в цитоплазму. После этого процесс становится необратимым. Для этого митохондриальная мембрана должна стать проницаемой.

Эксперименты на искусственных мембранных системах показали, что белок Bax сначала встраивается в мембрану в виде одиночной молекулы (мономера). Затем мономеры почти мгновенно объединяются в стабильный комплекс из двух молекул — димер Bax. Из этих димеров формируются более крупные комплексы.

«Удивительно, но комплексы Bax не имеют стандартного размера. Мы наблюдали смесь видов разного размера, в основе которых в основном лежат димерные единицы», — отмечает доктор Катя Козентино из команды профессора Гарсии-Саэс. Именно эти комплексы Bax формируют поры, через которые цитохром c покидает митохондрию.

Процесс образования пор тонко контролируется другими белками: одни способствуют сборке элементов Bax, другие — их разборке. «Различный размер комплексов Bax, вероятно, является причиной противоречивых результатов более ранних исследований образования пор», — говорит Катя Козентино.

Исследователи делают первые выводы для медицинского вмешательства в процесс апоптоза:

• Чтобы стимулировать гибель клетки, достаточно инициировать первый шаг — активацию белков Bax. Последующие этапы самоорганизации произойдут автоматически.
• Чтобы предотвратить апоптоз, лекарства должны заставить разбирать димеры Bax на отдельные элементы.