Как клетки организма избавляются от отходов: ответ ученых
Исследовательская группа под руководством профессора Клаудины Крафт из Университета Фрайбурга и доктора Флориана Вильфлинга из Института биофизики Макса Планка в Германии выяснила, при каких условиях запускается аутoфагия — процесс, благодаря которому клетка избавляется от ненужных ей компонентов.
Аутофагия — это механизм, обеспечивающий «переработку отходов». Ненужные или поврежденные молекулы окружаются мембранами и расщепляются до своих базовых составляющих, которые затем могут быть повторно использованы. Этот процесс помогает предотвратить накопление вредных соединений и поддерживает клеточный гомеостаз. Однако до настоящего времени оставалось загадкой, как именно это начинается.
Исследователи обнаружили, что ключевую роль в запуске аутофагии играют слабые молекулярные взаимодействия. Рецепторы, которые распознают материалы для утилизации, должны слабо связываться с ними, чтобы процесс был запущен. Если связь оказывается слишком сильной, аутoфагия не активируется. Такой вывод может показаться нелогичным, но эксперименты и компьютерные симуляции показали, что именно слабые соединения позволяет рецепторам оставаться подвижными и образовывать случайные скопления.
Когда концентрация этих молекулярных кластеров достигает определенного порога, происходит так называемая фазовая сепарация — рецепторы и адаптеры собираются в капли, напоминающие капли масла в воде. Эти жидкие структуры обладают особыми физическими свойствами, которые создают гибкую платформу для взаимодействия с другими молекулами, необходимыми для аутофагии. Именно такие «масляные капли» запускают процесс утилизации.
Исследователи смогли также взять этот процесс под искусственный контроль, модифицируя вирусные частицы в клетках дрожжей. В обычных условиях такие элементыневозможно разрушить с помощью аутoфагии, но благодаря слабому связыванию с рецепторами ученые смогли инициировать их разложение. Однако при изменении поверхности частиц так, чтобы связь была более сильной, процесс переставал работать.
Этот эксперимент продемонстрировал, что можно целенаправленно вмешиваться в аутофагию и управлять переработкой молекул в живых клетках. Такой подход может быть полезен для удаления токсичных соединений, которые образуют бляшки при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, а также для повышения эффективности лечения рака. В будущем это открытие может привести к созданию новых методов терапии, направленных на улучшение клеточных механизмов самоочищения и регенерации.
Работа группы Крафт и Вильфлинга представляет собой важный шаг в изучении клеточных механизмов и открывает перспективы для их применения в медицине. Понимание того, как регулировать аутофагию, может стать ключом к борьбе с рядом тяжелых заболеваний, а также к улучшению общего состояния здоровья клеток.
Ранее ученые нашли новую, неожиданную причину старения мозга.
