Белок служит точкой разрыва клеточной мембраны при гибели клетки

Ежедневно в нашем организме погибают миллионы клеток. Клетки не просто лопаются в конце жизни — разрыв клеточной мембраны происходит в определённой точке благодаря специфическому белку. Исследователям из Базельского университета удалось выяснить точный механизм этого процесса на атомном уровне. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Гибель клеток (апоптоз) имеет решающее значение для всех организмов. Повреждённые или инфицированные вирусами и бактериями клетки запускают встроенную «программу самоуничтожения», что предотвращает развитие опухолей и распространение патогенов.

Ранее считалось, что в конце жизни клетки просто разбухают и лопаются. Новое исследование специалистов из Базельского университета, Университета Лозанны и Департамента биосистемных наук и инженерии (D-BSSE) ETH Zurich показало, как белок нинджурин-1 формирует филаменты, которые действуют как молния, разрывая клеточную мембрану и приводя к распаду клетки.

Механизм действия нинджурина-1

На финальной стадии апоптоза в защитной мембране клетки образуются поры, через которые внутрь устремляются ионы. «Согласно общепринятому представлению, клетка затем набухает и в итоге лопается из-за возрастающего осмотического давления, — объясняет профессор Себастьян Хиллер. — Мы выяснили, как происходит разрыв на самом деле. Белок нинджурин-1 создаёт точку разрыва в клеточной мембране, а не позволяет клетке лопнуть, как воздушному шару».

С помощью высокочувствительной микроскопии и ЯМР-спектроскопии учёные описали механизм на уровне отдельных атомов. Нинджурин-1 — небольшой белок, встроенный в клеточную мембрану.

«Получив “сигнал самоуничтожения”, две молекулы нинджурина-1 сначала объединяются и вклиниваются в мембрану, — говорит первый автор исследования Моррис Деген. — К этому начальному “клинку” присоединяются другие белки, формируя крупные повреждения и поры. Таким образом, мембрана расщепляется фрагмент за фрагментом, пока клетка полностью не распадётся». Остатки клетки затем удаляются системами организма.

«Теперь ясно, что без нинджурина-1 клетки не разрываются. Они набухают из-за притока ионов, но разрыв мембраны зависит от функции этого белка», — добавляет Хиллер.

Практическое значение открытия

Более глубокое понимание механизма клеточной смерти открывает новые возможности для поиска лекарственных мишеней. Возможные терапевтические применения:

• Лечение рака: некоторые опухолевые клетки избегают запрограммированной гибели.
• Нейродегенеративные заболевания (например, болезнь Паркинсона) и септический шок, где наблюдается преждевременная гибель клеток: препараты, воздействующие на этот процесс, могут стать вариантом лечения.