Ученые улавливают молекулу, которая может вызвать аутоиммунитет
Изображение: Steve Morton
Исследовательская группа обнаружила процесс и сняла фактический момент — который может изменить реакцию организма на умирающую клетку. Важно то, что они называют моментом «Великого побега», может однажды стать решающим стимулом для аутоиммунных заболеваний, например таких как артрит.
Исследовательская группа, возглавляемая профессором Бенджамином Киле из Института биомедицинских исследований Университета Монаша (BDI), обнаружила и сняла — точный момент, когда ДНК вырывается из митохондрий (органелл внутри клеток, которые производят энергию) во время гибели клеток. В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Science, участвовали сотрудники из Института Вальтера и Элизы Холла и Исследовательского кампуса Янелия Медицинского института Говарда Хьюза в США.
Митохондрии являются двойным агентом; они необходимы, чтобы держать клетки живыми, но когда те повреждены, они могут вызвать собственную иммунную систему организма с потенциально разрушительными последствиями. Поскольку ДНК внутри митохондрий (мтДНК) имеет много общего с бактериальной ДНК (они имеют общую родословную), организм реагирует на свое присутствие вне митохондрий или, действительно, вне клетки, как будто находится под атакой вторгающихся патогенов. Такое состояние аналогично неспособности отличить «я» от «не-я», которое лежит в основе воспалительных и аутоиммунных заболеваний.
Хотя считается, что высвобождение мтДНК способствует развитию аутоиммунных заболеваний, таких как волчанка, как это происходит, никогда не объяснялось. Исследователь Monash BDI Д-р Кейт МакАртур, закончив кандидатскую диссертацию в Институте Вальтера и Элизы Холла, применила революционный новый микроскоп в Исследовательском кампусе Janelia в США, чтобы зафиксировать момент, когда митохондрии образуют «грыжу», которая выходит из митохондрий, вытесняющих ДНК в остальную часть клетки.
Система лазерной световой микроскопии (LLSM), разработанная лауреатом Нобелевской премии Эриком Бетцигом, представляет собой новый метод, который позволяет ученым наблюдать живые клетки при потрясающем разрешении. Доктор МакАртур неоднократно ездила в исследовательский кампус Янелия в Вирджинии несколько раз в период между 2015-2017 годами и помнит момент, когда она впервые стала свидетелем того, как митохондрии активно вытесняют ДНК.
«Как ученых, нас учат быть весьма скептичными, когда мы видим что-то неожиданное, поэтому я думаю, что моя первоначальная реакция была «никак …»
«Только после того, как я тщательно повторила эксперимент много раз, я начала понимать, что мы нашли», — сказала доктор МакАртур.
По словам профессора Киле, когда клетка совершает «самоубийство» (нормальная часть баланса тела человека для контроля количества клеток крови), запускаются два белка, называемые соответственно BAK и BAX.
Митохондриальная ДНК (зеленая) выходит из митохондрии (красная) во время гибели клеток. Видео: Dr Kate McArthur (Monash BDI) and Dr Lachlan Whitehead (WEHI) and The Advanced Imaging Centre at Janelia Research Campus.
«Мы стали свидетелями — в реальном времени, — как эти профессиональные «белки-киллеры», открывают огромные «макропоры» во внешней мембране митохондрий, что дает возможность для выхода мтДНК», — сказал профессор Киле.
«BAK и BAX обеспечивают «контрольный выстрел», предназначенный для постоянного отключения клетки, но при этом мтДНК выходит из митохондрий. По сути, это побочный эффект, который, если он не контролируется должным образом, запускает иммунную систему для возбуждения патологического воспаления», — сказал он.
Открытие было подтверждено изображениями, снятыми крио-электронным микроскопом Тина-Криоса, в настоящее время самым современным микроскопом для биологической электронной микроскопии, а также новым решетчатым световым микроскопом Института Уолтера и Элизы Холла, выполненным на заказ сотрудниками Центра Института Динамической визуализации.
Профессор Киле подчеркнул, что в исследованиях такие фундаментальные открытия, как это, редки, и это имеет глубокие последствия для понимания широкого спектра аутоиммунных заболеваний и инфекций.
Больше информации: «BAK/BAX macropores facilitate mitochondrial herniation and mtDNA efflux during apoptosis» Science (2018). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aao6047