Как организм контролирует воспаление при удалении повреждённых клеток

Исследовательская группа из Кёльна и Оснабрюка детально изучила, как сигнальные вещества оповещают о воспалении во время удаления повреждённых клеток в организме. С помощью методов высокоразрешающей микроскопии учёные показали, что два белка динамически взаимодействуют друг с другом, определяя, вызовет ли умирающая клетка воспалительную реакцию.

Исследование под руководством профессора Аны Дж. Гарсия-Саез (CECAD, Кёльнский университет) и младшего профессора Катии Косентино (CellNanOs, Университет Оснабрюка) опубликовано в журнале Molecular Cell.

В норме организм запускает апоптоз — запрограммированную гибель клеток — для избавления от повреждённых клеток. Понимание этого механизма «очистки» на молекулярном уровне может внести значительный вклад в терапию заболеваний. Например, при раке клетки не удаляются системно, а продолжают жить и распространяться. Лучевая терапия, применяемая для уничтожения раковых клеток, вызывает воспаление в организме. Во всём мире ищут способы сделать лечение менее вредным.

В этом исследовании учёные сосредоточились на двух белках, BAX и BAK, которые участвуют в гибели клеток через митохондрии («энергостанции» клетки). С помощью высокоразрешающей визуализации впервые удалось наблюдать, как динамично BAX и BAK формируют в митохондриях структуры, влияющие на гибель клеток и воспаление.

Ранее BAX и BAK считались белками-близнецами. Новое открытие — их систематическое различие в механизме действия. BAK быстрее организуется в более мелкие структуры, чем BAX, и белки влияют друг на друга.

«Мы чётко наблюдали в микроскоп, как оба белка взаимодействуют, формируя пору в митохондрии, через которую митохондриальная ДНК выходит наружу, чтобы запустить воспаление», — объяснил Андреас Йеннер из Кёльнского университета.

Это динамическое взаимодействие регулирует формирование поры и, следовательно, количество высвобождаемой митохондриальной ДНК. Это, в свою очередь, определяет, будет ли запущена воспалительная реакция.

«Относительное количество белков BAX и BAK в клетках определяет рост поры и скорость высвобождения митохондриальной ДНК. Возможно, наши результаты открывают новые перспективы для контроля воспаления при лечении рака», — отметила Катия Косентино.

«Наши результаты подчёркивают, что BAX и BAK по-разному способствуют гибели клеток, и предполагают, что в терапевтических подходах при раке должен быть соблюдён баланс между этими двумя белками», — добавила Ана Дж. Гарсия-Саез.

Однако такой терапии пока не существует. Требуются дальнейшие исследования, чтобы определить, участвуют ли в динамике формирования поры BAX/BAK другие молекулы, регулирующие её рост и размер.