Амилоидные фибриллы RIPK1 и RIPK3 распространяют клеточную смерть между соседними клетками

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показало, что амилоидные фибриллы, формируемые медиаторами некроптоза RIPK1 и RIPK3, не только образуются внутри умирающих клеток, но и могут покидать их, запуская некроптоз в соседних клетках.

С помощью микроскопии сверхвысокого разрешения ученые наблюдали, как в клетках, подвергающихся некроптозу, белки RIPK1 и RIPK3 совместно собираются в волокнистые, стержневидные структуры. В течение нескольких часов после некроптотического стимула небольшие белковые агрегаты удлинялись в фибриллоподобные комплексы в цитоплазме, что подтвердило участие амилоидоподобной полимеризации ключевых сигнальных белков в процессе некроптоза.

После разрыва некроптотических клеток внутренние фибриллы RIPK1/RIPK3 высвобождались в окружающую среду. Было обнаружено, что эти внеклеточные фибриллы могут спонтанно проникать в соседние клетки и служить затравкой для агрегации их собственных белков RIPK1 и RIPK3, тем самым запуская программу некроптоза в ранее незатронутых клетках.

По сути, фибриллы действовали как передаваемые «некроптотические затравки». Даже фибриллы, реконструированные in vitro из очищенных RIP-гомотипических мотивов взаимодействия (RHIM) доменов RIPK1 и RIPK3, были способны индуцировать гибель клеток. Это продемонстрировало, что амилоидная форма этих белков сама по себе является функциональным сигналом, способным распространять клеточную смерть.

Чтобы понять механизм передачи сигнала, ученые с помощью криоэлектронной микроскопии определили молекулярную структуру фибрилл. Оказалось, что фибриллы RIPK1 и RIPK3 имеют практически идентичную S-образную складчатую структуру из β-листов, что объясняет их способность к перекрестному засеиванию. Другими словами, их фибриллы структурно совместимы, что позволяет формировать гетерологичный амилоид.

Кроме того, введение мутаций, нарушающих S-образную укладку RHIM-области RIPK3, привело к тому, что мутантный белок больше не мог вовлекаться в фибриллы под действием затравок RIPK1, и некроптотическая гибель клеток эффективно подавлялась. Это подтвердило, что специфическая амилоидная структура критически важна для межклеточной передачи сигнала смерти.

Исследование раскрывает ранее неизвестный способ межклеточной коммуникации при запрограммированном некрозе. В отличие от амилоидных агрегатов при болезни Альцгеймера и Паркинсона, которые патологически распространяют нейродегенерацию, фибриллы RIPK1/RIPK3 выполняют функциональную сигнальную роль в гибели клеток. Они распространяют воспалительную форму клеточной смерти, а не нейродегенеративную патологию.

Ученые предполагают, что эти связанные с некроптозом фибриллы могут даже действовать как «затравки», потенциально инициирующие патологическое образование амилоидов при заболеваниях. Работа подчеркивает существование амилоидного механизма передачи сигналов между человеческими клетками, показывая, что клетки могут использовать прионоподобную агрегацию белков не только для развития болезни, но и как преднамеренный способ усиления сигнала смерти в определенных биологических сценариях.

Исследовательскую группу возглавляли профессор Юань Цзюньин и профессор Лю Цун из Шанхайского института органической химии Китайской академии наук.