Открыт механизм проникновения ферментов в умирающие клетки
Смерть живого организма – это не просто прекращение жизнедеятельности. С научной точки зрения, это сложный биохимический процесс, состоящий из множества реакций. Недавно российские учёные установили, что происходит во время умирания растительных клеток. Эти исследования попали на страницы журнала Journal of Experimental Botany, а сама работа была проведена при поддержке Российского научного фонда.
Собственно, в данном случае речь шла не об умирании организма в целом. В исследовании изучалось уничтожение организмами собственных клеток, входящих в состав повреждённых тканей и органов. Животные и растения порой вынуждены проводить эту операцию. Кроме того, существуют клетки, изначально предназначенные для гибели, в ходе которой они выполняют полезную для всего организма функцию. Рождение и гибель клеток, таким образом, происходят в организме непрерывно, но даже разрушительные процессы обеспечивают функционирование всей системы на протяжении долгого времени.
Важную роль в процессе умирания клеток играют протеолитические ферменты, то есть такие, которые уничтожают другие белки. У животных такими ферментами служат каспазы, а у растений – фитаспазы. Эти вещества аккуратно «разбирают» клетку на составляющие – разрушают клеточные стенки, белковую оболочку ядра, устраняют ферменты, которые препятствуют умиранию клетки.
В упомянутой работе российские учёные изучали особенности перемещения фитаспаз. Давно было известно, что эти вещества производятся здоровыми клетками и выбрасываются ими в межклеточное пространство; но при сильном стрессе они возвращаются обратно, из-за чего клетка гибнет. Стрессовые ситуации вызывают повреждение клеток, но только после проникновения в них фермента процесс уничтожения клетки запускается на полную мощность. Исследователи пометили фитаспазы особыми красителями, чтобы можно было наблюдать их движение под микроскопом. Ранее учёным было понятно, как эти ферменты выделяются из клеток наружу, но оставалось непонятным, каким образом они возвращаются обратно.
Учёные вначале пытались предположить, что фермент просто пассивно проникает внутрь разрушающейся клетки, когда повреждена её оболочка. Однако позже было установлено, что фитаспаза использует активный способ – посредством внедрения в мембранные пузырьки, образующиеся на поверхности клеточной оболочки. Это очень хитрый способ проникновения в тело клетки: обычно мембранные пузырьки используются для доставки в клетку белков, которые затем перевариваются; однако фитаспазы не постигает такая участь – они не перевариваются, а участвуют в уничтожении содержимого клетки. Чтобы продемонстрировать, что уничтожающие ферменты действительно пользуются этим способом учёные в инкубационных условиях заблокировали выработку мембранных пузырьков, и при стрессе фитаспаза перестала поступать в клетки. Примечательно, что фермент не доставляется в клетку, пока она абсолютно здорова; определённым образом клетка проявляет избирательность в том, какие вещества и в какое время доставлять в своё «нутро».
Открытие российских учёных можно применять на практике. Как говорят авторы работы, с его помощью можно организовать защиту культурных растений от неблагоприятных воздействий.
