Слушать новости
Размер шрифта
Маленький текст
Средний текст
Большой текст

Новости науки

Ученые показали, каким образом взаимодействуют формы клеточного «самопоедания»

Сотрудники факультета фундаментальной медицины МГУ имени М. В. Ломоносова Алибек Абдрахманов и Владимир Гогвадзе провели исследование разнообразных форм аутофагии – процессов уничтожения клеткой собственных органелл и молекул. Также были рассмотрены механизмы их регуляции и взаимодействия друг с другом. Работа, проведенная при поддержке Российского научного фонда, опубликована в Trends in Biochemical Sciences. В рамках исследования ученые проанализировали более 120 современных литературных источников, содержащих информацию о процессах, лежащих в основе этого важного для организма феномена.

Клетки нашего организма обладают уникальной способностью в критических ситуациях, например, при нехватке питательных веществ или повреждениях, – они могут запускать механизмы утилизации собственных органелл и макромолекул. Это помогает поддержать энергетические запасы и обеспечить клетку «строительным материалом». В ходе такого процесса, названного аутофагией (в переводе с греческого языка «самопоедание»), поврежденные и/или излишние компоненты утилизируются внутри самой клетки в особых клеточных отделах, или компартментах.

Впервые аутофагия была охарактеризована бельгийским биохимиком, первооткрывателем лизосом (своего рода клеточных «желудков») Кристианом де Дювом, получившим Нобелевскую премию в 1974 году. Спустя много лет, в 2016 году, японскому исследователю Ёсинори Осуми была присуждена Нобелевская премия в области физиологии или медицины за исследования механизмов генетической регуляции аутофагии.

До последнего времени были известны три основных типа процесса. Первый – макроаутофагия – предполагает образование специализированных структур аутофагосом, в которых деградирует подлежащий уничтожению материал, как правило это целые органеллы. Другой тип, микроаутофагия, направлен на меньшие масштабы. В мембранные пузырьки с ферментами захватываются, а затем первариваются белки цитоплазмы, что позволяет клетке пережить голодание и нехватку энергии. Третий тип связан с особыми белками – шаперонами. Они выполняют роль контролеров качества сворачивания пептидов, и, если те получились дефектными, отправляют их на уничтожение все в те же пузырьки с ферментами.

Работы последних лет открыли существование селективных, или избирательных, форм аутофагии, связанных с утилизацией различных внутриклеточных образований, таких как митохондрии, рибосомы, ядро и прочее. Число таких специфически направленных процессов аутофагии множится. Например, митофагия – процесс утилизации нефункционирующих митохондрий, а также митохондрий, представляющих опасность для клетки в результате продуцирования большого количества кислородных радикалов. Этот тип представляет собой контроль качества митохондриальной популяции, что обеспечивает клетке нормальное энергоснабжение. Ксенофагия является селективной формой аутофагии, участвующей в подавлении патогенных инфекций. За удаление неправильно свернутых белков, связанных, например, с болезнью Альцгеймера, отвечает процесс аггрефагии. В случае недостаточности железа в организме активируется ферритинофагия, в процессе которой происходит разложение железосодержащего белка ферритина и освобождение свободного железа, необходимого для синтеза металлопротеинов, таких как участвующие в дыхании гемоглобин и цитохромы. Гликофагия играет решающую роль в поддержании уровня глюкозы во многих тканях, включая сердце, печень и скелетные мышцы.

Впрочем, не так много известно о роли этих видов аутофагии в физиологии каждой отдельной клетки и всего организма, механизмах регуляции и взаимосвязи между ними. Тщательный контроль активности этих процессов лежит в основе нормального функционирования организма, а нарушения приводят к разнообразным заболеваниям, включая нейродегенеративные, микробные инфекции и рак. В зависимости от метаболического статуса (уровня обмена веществ и функциональности) клетки, аутофагия и ее селективные формы могут быть как союзником, так и врагом. В частности, при опухолях она играет двойную роль, способствуя как гибели опухолевых клеток, так и их выживанию. Раковые клетки могут использовать аутофагию, чтобы преодолеть ограничение питательных веществ и недостаток кислорода, который часто сопровождает рост опухоли. Кроме того, стимуляция аутофагии может подавлять терапевтический потенциал противоопухолевых препаратов путем вмешательства в обменные пути различных режимов программированной гибели клеток.

«Процессы аутофагии, происходящие на самых разных уровнях клеточной организации, представляют собой очищение клетки от нежелаемых или даже несущих опасность структур и макромолекул. Совершенно очевидно, что возможность управлять конкретными формами аутофагии послужит выработке стратегий борьбы с различными заболеваниями», — рассказал руководитель исследования, заведующий лаборатории исследования механизмов апоптоза факультета фундаментальной медицины МГУ имени М. В. Ломоносова, профессор Борис Животовский.