Открыт новый способ защиты клеток от повреждений
Международная исследовательская группа обнаружила неожиданный механизм, с помощью которого компартменты внутри клеток совместно защищаются от окислительного стресса. Это открытие может изменить понимание возрастных заболеваний, таких как диабет и нейродегенеративные расстройства.
Опубликованное в Science исследование выявило новый механизм взаимодействия между двумя ключевыми компартментами клетки — митохондриями и пероксисомами, — который помогает управлять внутренним стрессом и повреждениями.
Новый защитный механизм
Митохондрии, вырабатывая энергию, создают побочные продукты — активные формы кислорода (АФК). Эти молекулы могут повреждать все части клетки, особенно сами митохондрии, и способствовать окислительному стрессу, связанному с такими заболеваниями, как диабет, нейродегенерация и сердечно-сосудистые патологии.
Группа под руководством доктора Питера Кима из The Hospital for Sick Children (SickKids) обнаружила, что АФК, генерируемые митохондриями, могут перемещаться в другой компартмент — пероксисомы — через вновь идентифицированный контактный сайт между этими органеллами.
Таким образом, пероксисомы могут защищать митохондрии от окислительного стресса, выступая в роли специализированных «стоков» для АФК. Это бросает вызов давней идее о том, что клеточная защита ограничена отдельными компартментами, и впервые демонстрирует перемещение АФК между органеллами как защитный механизм.
«Конвенциональная догма всегда заключалась в том, что АФК независимо обрабатываются органеллами, но эта работа ставит это предположение под сомнение, показывая механизм, с помощью которого пероксисомы непосредственно смягчают митохондриальные АФК», — говорит ведущий автор доктор Лаура ДиДжованни.
Сдвиг в понимании клеточной защиты
Команда установила, что контактный сайт формируется двумя белками: PTPIP51 на митохондриях и ACBD5 на пероксисомах. Эти белки создают мост, позволяющий АФК перемещаться напрямую между органеллами, защищая митохондрии. Оба белка связаны с заболеваниями, в частности с нейродегенерацией.
Открытие представляет не только потенциальную новую мишень для терапий, но и ставит под сомнение подход к применению антиоксидантов широкого спектра. Таргетирование точного клеточного местоположения, где регулируются АФК (например, пероксисом), может быть ключом к разработке более эффективных методов лечения.
«Мы знаем, что дисрегуляция митохондриальных АФК связана со многими заболеваниями, поэтому идентификация этих белков, которые соединяют две органеллы, дает нам новую точку входа для изучения того, как мы можем восстановить или усилить этот защитный механизм в клетках», — говорит Ким.
«Мы отходим от идеи, что органеллы функционируют изолированно, и движемся к более интегрированному взгляду на то, как они общаются и координируются для защиты клетки», — добавляет соавтор доктор Майкл Шрадер из Университета Эксетера.
В исследовании также участвовали учёные из Princess Margaret Cancer Center, Университета Далхаузи, Университета Эксетера (Великобритания) и Медицинского университета Вены (Австрия).