ЛОНДОН: Исследователи впервые выявили особый молекулярный механизм, лежащий в основе ранних фаз запрограммированной гибели клеток, или апоптоза, — процесса, который играет важную роль в профилактике рака.
доктор Люк Клифтон из STFC ISIS Neutron and Muon Source (ISIS) в Оксфордшире возглавил проект под руководством профессора Герхард Гробнер в Университет Уме и сотрудники European Spallation Source в Швеции. Это самое последнее из серии партнерских исследований этой группы, которая занимается изучением биологических белков, вызывающих апоптоз.
Апоптоз необходим для жизни человека, и его нарушение может привести к росту раковых клеток, которые не будут реагировать на лечение рака. В здоровых клетках он регулируется двумя белками с противоположными ролями, известными как Бакс и Бкл-2.
Растворимый белок Bax отвечает за удаление старых или больных клеток, и при активации он перфорирует клеточную митохондриальную мембрану, образуя поры, запускающие запрограммированную гибель клеток. Это может быть компенсировано Bcl-2, который встроен в митохондриальную мембрану, где он предотвращает преждевременную гибель клеток, захватывая и изолируя Bax белки.
В раковых клетках избыточно вырабатывается белок выживания Bcl-2, что приводит к беспрепятственной пролиферации клеток. Хотя этот процесс уже давно считается важным для развития рака, тем не менее, точная роль Bax и митохондриальной мембраны в апоптозе до сих пор неясна.
Доктор Люк Клифтон, научный сотрудник STFC ISIS Neutron and Muon Source и соавтор, объясняет: «Эта работа расширила наши знания о фундаментальных клеточных процессах млекопитающих и открыла захватывающие возможности для будущих исследований. важный шаг к пониманию того, что происходит в раковых клетках, и поэтому это может открыть двери для возможных методов лечения».
Команда использовала метод, известный как нейтронная рефлектометрия (проведенный с использованием передовых инструментов ISIS Surf и Offspec), который позволил им изучить, как Bax взаимодействует с липидами в митохондриальной мембране. Это было основано на их предыдущих исследованиях мембраносвязанного Bcl-2.
Используя нейтронную рефлектометрию на SURF и OFFSPEC, они смогли в режиме реального времени изучить, как белок взаимодействует с липидами, присутствующими в митохондриальной мембране, на начальных стадиях апоптоза. Используя мечение изотопами дейтерия, они впервые определили, что, когда Вах создает поры, он извлекает липиды из митохондриальной мембраны с образованием липидно-Вах кластеров на поверхности митохондрий.
Используя нейтронную рефлектометрию с временным разрешением в сочетании с инфракрасной спектроскопией поверхности в биологической лаборатории ISIS, они смогли увидеть, что это образование пор происходило в два этапа. За начальной быстрой адсорбцией Bax на поверхности митохондриальной мембраны последовало более медленное образование пор, разрушающих мембрану, и кластеров Bax-липидов, которые происходили одновременно. Этот более медленный процесс перфорации происходил в течение нескольких часов, что сравнимо с гибелью клеток in vivo.
Это первый случай, когда ученые нашли прямые доказательства участия митохондриальных липидов при нарушении мембран в гибели клеток, инициированной белками Вах.
Доктор Люк Клифтон продолжил: «Насколько мы можем судить, этот механизм, с помощью которого Bax инициирует гибель клеток, ранее не наблюдался. Как только мы узнаем больше о взаимодействии между Bax и Bcl-2 и о том, как оно связано с этим механизмом, мы получим более полную картину процесса, лежащего в основе человеческой жизни. Эта работа действительно показывает возможности нейтронной рефлектометрии в структурных исследованиях биохимии мембран».
доктор Люк Клифтон из STFC ISIS Neutron and Muon Source (ISIS) в Оксфордшире возглавил проект под руководством профессора Герхард Гробнер в Университет Уме и сотрудники European Spallation Source в Швеции. Это самое последнее из серии партнерских исследований этой группы, которая занимается изучением биологических белков, вызывающих апоптоз.
Апоптоз необходим для жизни человека, и его нарушение может привести к росту раковых клеток, которые не будут реагировать на лечение рака. В здоровых клетках он регулируется двумя белками с противоположными ролями, известными как Бакс и Бкл-2.
Растворимый белок Bax отвечает за удаление старых или больных клеток, и при активации он перфорирует клеточную митохондриальную мембрану, образуя поры, запускающие запрограммированную гибель клеток. Это может быть компенсировано Bcl-2, который встроен в митохондриальную мембрану, где он предотвращает преждевременную гибель клеток, захватывая и изолируя Bax белки.
В раковых клетках избыточно вырабатывается белок выживания Bcl-2, что приводит к беспрепятственной пролиферации клеток. Хотя этот процесс уже давно считается важным для развития рака, тем не менее, точная роль Bax и митохондриальной мембраны в апоптозе до сих пор неясна.
Доктор Люк Клифтон, научный сотрудник STFC ISIS Neutron and Muon Source и соавтор, объясняет: «Эта работа расширила наши знания о фундаментальных клеточных процессах млекопитающих и открыла захватывающие возможности для будущих исследований. важный шаг к пониманию того, что происходит в раковых клетках, и поэтому это может открыть двери для возможных методов лечения».
Команда использовала метод, известный как нейтронная рефлектометрия (проведенный с использованием передовых инструментов ISIS Surf и Offspec), который позволил им изучить, как Bax взаимодействует с липидами в митохондриальной мембране. Это было основано на их предыдущих исследованиях мембраносвязанного Bcl-2.
Используя нейтронную рефлектометрию на SURF и OFFSPEC, они смогли в режиме реального времени изучить, как белок взаимодействует с липидами, присутствующими в митохондриальной мембране, на начальных стадиях апоптоза. Используя мечение изотопами дейтерия, они впервые определили, что, когда Вах создает поры, он извлекает липиды из митохондриальной мембраны с образованием липидно-Вах кластеров на поверхности митохондрий.
Используя нейтронную рефлектометрию с временным разрешением в сочетании с инфракрасной спектроскопией поверхности в биологической лаборатории ISIS, они смогли увидеть, что это образование пор происходило в два этапа. За начальной быстрой адсорбцией Bax на поверхности митохондриальной мембраны последовало более медленное образование пор, разрушающих мембрану, и кластеров Bax-липидов, которые происходили одновременно. Этот более медленный процесс перфорации происходил в течение нескольких часов, что сравнимо с гибелью клеток in vivo.
Это первый случай, когда ученые нашли прямые доказательства участия митохондриальных липидов при нарушении мембран в гибели клеток, инициированной белками Вах.
Доктор Люк Клифтон продолжил: «Насколько мы можем судить, этот механизм, с помощью которого Bax инициирует гибель клеток, ранее не наблюдался. Как только мы узнаем больше о взаимодействии между Bax и Bcl-2 и о том, как оно связано с этим механизмом, мы получим более полную картину процесса, лежащего в основе человеческой жизни. Эта работа действительно показывает возможности нейтронной рефлектометрии в структурных исследованиях биохимии мембран».
.
