Как закрыть дыры в митохондриях
Молекулы-регуляторы, закрывающие опасные поры в митохондриальной мембране, работают в нормальных специализированных клетках, но не работают в клетках злокачественных опухолей.
Энергию для клетки добывают митохондрии – органеллы, похожие на цистерны с двуслойной стенкой из двух мембран, внутренней и наружной, причём наружная образует множество впячиваний внутрь митохондрии. Мембраны усеяны множеством молекулярных каналов и транспортёров, так что через мембраны проходит не всё, что угодно, а только то, что нужно вывести из митохондрии или ввести в нее.
Но бывает так, что во внутренней мембране открывается так называемая неспецифическая пора, через которую может беспрепятственно проходить если не что угодно, то очень многое. Через неё митохондрия может быстро сбросить токсичные вещества, которые в ней накопились и с которыми не смогли справиться митохондриальные системы детоксикации и откачки. (Митохондрии занимаются вредными вещами: в качестве побочного продукта энергетических реакций в них образуются кислородные радикалы – очень опасные молекулы-окислители.) Если пора потом закроется, митохондрия продолжит работать. Но если токсичных веществ было слишком много, пора открывается необратимо. И тогда из митохондрии в клетку выходят белки и другие молекулярные сигналы, которые запускают программу клеточного самоубийства. И если неспецифические поры открываются сразу во многих митохондриях, клетка действительно погибает.
Необратимое открытие пор в митохондриях случается при самых разных патологиях, от ишемической болезни сердца до нейродегенеративных процессов. Поэтому по всему миру исследователи ищут способ вовремя такие поры закрывать. Сотрудники Института теоретической и экспериментальной биофизики (ИТЭБ) РАН пишут в Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – General Subjects, что существование поры зависит от никотинамидадениндинуклеотида, или NAD. Он существует в двух формах – окисленной NAD и восстановленной NADH, где Н – ион водорода. (Составная часть молекулы NAD – никотинамид, то есть амид никотиновой кислоты, которую ещё называют ниацином, или витамином РР, или витамином В3.)
NAD(Н) работает коферментом, то есть молекулой, которая присоединяется к белкам-ферментам, помогая им выполнять те или иные реакции. В таком виде NAD(Н) участвует в огромном количестве процессов. В частности, он необходим в окислительно-восстановительных реакциях для переноса электронов – а ведь именно в таких реакциях участвуют митохондрии, которые окисляют кислородом энергетическое сырьё, чтобы получить из него энергию.
Оказалось, что NAD(H) мощно подавляют открывание поры, тем самым защищая клетку и другие митохондрии от сигналов, которые могут спровоцировать ненужную гибель. Нуклеотид работает не сам по себе, но в комплексе с другой молекулой, которая связывает NAD(H) и в таком виде следит за состоянием внутренней мембраны митохондрий. Скорее всего, этот NAD(H)-связывающий регулятор находится во внешней мембране или межмембранном пространстве митохондрий.
Интересно, что защитный эффект проявляется только в митохондриях обычных дифференцированных клеток, но не в раковых и не в эмбриональных клетках, у которых нет конкретной специализации и которые только и делают, что делятся. Вероятно, механизм закрывания поры как-то связан с молекулярными процессами, обслуживающими клеточное деление.
С практической точки зрения здесь открываются два пути. С одной стороны, искать вещества, которые, действуя на регулятор, закрывали бы поры в здоровых нормальных клетках. С другой стороны, искать вещества, которые открывали бы как можно больше пор в митохондриях раковых клеток – раз их там всё равно никто не закрывает, то можно с помощью митохондриальных пор спровоцировать гибель опухоли.
По материалам пресс-службы ИТЭБ РАН.
