Новые сведения о процессах клеточного старения и смерти

Исследователи из Рурского Университета (Ruhr University) (Германия) под руководством профессора Клеменса Стеегборна (Clemens Steegborn) и профессора Дирка Волтерса (Dirk Wolters) расшифровали сложный механизм, посредством которого поврежденные клетки подвергаются так называемой запрограммированной гибели, или апоптозу. Они обнаружили, что белок p66Shc играет в этом процессе ключевую роль, а также внесли ясность в систему его регуляции.

Для того, чтобы запустился процесс апоптоза, должны быть одновременно активированы несколько белковых компонентов так называемого апоптотического комплекса. Этот комплекс может быть разобран репаративными системами клетки в случае, если клетка повреждена несущественно и может быть возвращена в нормальное функциональное состояние. Лишь в случае, если повреждения клетки несовместимы с ее дальнейшим нормальным функционированием, она гибнет.

В сущности, запрограммированная клеточная гибель является механизмом защиты от возникновения злокачественных и просто нефункциональных клеток. Повреждения репаративных молекулярных систем клетки, накопление в них ошибок ведет к клеточному старению и гибели клетки. Однако, если клетка не погибает, в некоторых случаях это может привести к ее озлокачествлению и развитию возрастных заболеваний, таких как склероз сосудов или возрастной диабет.

Сигнальный белок p66Shc активирует апоптотические процессы в клетке в ответ на такие стрессирующие факторы, как жесткое ультрафиолетовое облучение или токсическое повреждение химическими агентами. В эксперименте на мышах было показано, что мыши с нокаутом гена p66Shc живут в среднем на 30% дольше животных дикого типа, однако в их организме чаще возникают опухоли и возрастные заболевания.

p66Shc участвует в патогенезе множества возрастных заболеваний, таких как диабет и атеросклероз. Это делает данный белок интересным объектом исследований. Однако до настоящего времени механизм запуска апоптоза посредством p66Shc глубоко не изучался.

В своей работе немецкие ученые выделили субъединицу белка p66Shc, собственно отвечающую за запуск апоптоза. С помощью этого активного домена булок p66Shc активирует синтез внутриклеточной перекиси водорода. Этот процесс происходит в митохондриях - органеллах клетки, ответственных за синтез аденозин-трифосфорной кислоты (АТФ) - соединения, в химических связях запасается клеточная энергия.

Чтобы активироваться, четыре молекулы p66Shc объединяются в тетрамерный комплекс, который стабилизируется связями между цистеиновыми остатками белка (так называемые «цистеиновые мостики»). Активность этого комплекса может быть блокирована глутатионовыми (glutathione) и тиоредоксиновыми (thioredoxin) защитными системами клетки, получившими названия от основных задействованных в них белков. Эти молекулярные системы могут исправить повреждения, нанесенные различными стрессирующими факторами.

Таким образом, выживание или гибель клетки определяется балансом проапоптотических и антиапоптотических факторов. В случае, если глутатионовые и тиоредоксиновые системы не могут восстановить повреждения, они не могут и блокировать комплексы p66Shc, в результате чего клетка гибнет.

Оригинальная статья: M. Gertz, F. Fischer, D. Wolters, C. Steegborn. Activation of the lifespan regulator p66Shc through reversible disulfide bond formation. In: PNAS, April 15, 2008 vol. 105, no. 15, 5705-9.