Учёные из Мельбурна выяснили ключевые шаги запрограммированной клеточной гибели. Полученные ими результаты могут быть использованы в борьбе с различными заболеваниями, включая волчанку, рак и нейродегенеративные болезни.

Группа специалистов из института медицинских исследований «Уолтэр и Элиза Холл» провели работу, направленную на определение третичной структуры белка Bak – ключевого апоптотического белка – и выяснение первых шагов инициируемого им механизма клеточной гибели.

Запрограммированная клеточная смерть, апоптоз, – естественный процесс, при котором организм избавляется от нежелательных клеток.

Определённые сигналы инициируют клеточную гибель, активируя апоптотические белки Bak и Bax.

Они вызывают разрушение митохондрий – энергетических станций клетки. Если процесс клеточной гибели нарушается, дефектные клетки, например такие, которые способны стать злокачественными, могут продолжить своё существование, а здоровые клетки могут начать погибать, как, например, происходит в случае болезни Альцгеймера.

Визуализация апоптотических белков

Учёные, используя специальное оборудование, выяснили, как меняется структура Bak, инициируя гибель клетки.

«Понимание механизма работы апоптотических белков и их структуры является принципиально важным условием для выявления способов лечения болезней. Наше исследование показало, как Bak из одной формы превращается в другую, запуская апоптоз. Когда Bak становится «активированным» внутри клетки, то соединяется с другой молекулой Bak – формируется димер, который инициирует апоптоз» – говорит Питер Чаботар (Peter Czabotar, один из авторов исследования).

По его словам,

понимание апоптоза могло бы позволить учёным разработать новые методы лечения болезней.

«Знание структуры данных белков и того, как они работают в клетке, является принципиально необходимым условием для создания новых лекарственных средств.»

Поиск целостной картины

Сотрудники кафедр молекулярной генетики рака, клеточных сигналов, апоптоза изучили, как димеры белков Bak и Bax связываются с митохондриями и перфорируют их.

По словам учёных, Bak и Bax проламывают поверхность митохондрий, однако механизм их действия остаётся непонятным.

«Ключевая стадия апоптоза – выход белков из митохондрий. Специалисты считали, что он осуществляется в результате того, что Bak и Bax протыкают мембрану данных органелл, формируя в ней дыру. Однако наше исследование показало, что этого не происходит. На самом деле данные белки претерпевают изменения в поверхности митохондрий и оказывают на неё давление до тех пор, пока не образуются отверстия» – уточняет доктор Рут Клак (Ruth Kluck, одна из авторов исследования).

В настоящее время учёные работают над расшифровкой точного механизма работы названных выше белков. Его понимание может повысить эффективность контроля апоптоза с целью борьбы с различными заболеваниями.

Более подробное описание результатов проведённого исследования можно найти на страницах журналов Molecular Cell и Proceedings of the National Academy of Sciences.