Цивилизация
Российские ученые обнаружили, что умирающие растительные клетки захватывают из межклеточного пространства ферменты, расщепляющие белки. Механизм этого процесса долгое время был неясен, и его понимание поможет при разработке способов защиты от растительных патогенов. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ), ее результаты опубликованы в Journal of Experimental Botany.
Животные и растения в целях защиты от внешних факторов и в процессе естественного развития сталкиваются с необходимостью уничтожения собственных клеток. При этом удаляются избыточные или поврежденные ткани. Кроме того, есть часть клеток, которые должны умереть для выполнения своей функции: например, проводящие сосуды представляют собой полые оболочки, содержимое которых было запрограммировано на гибель.
Важную роль в смерти клетки играют протеолитические, то есть разрушающие другие белки, ферменты. Разборка ее каркаса и расщепление белков необходимо для аккуратного «демонтирования» содержимого. Примером таких ферментов у животных являются каспазы, разрушающие клеточный скелет, белковую оболочку ядра и выключающие ферменты, препятствующие гибели клетки. У растений похожей активностью обладают так называемые фитаспазы.
Недавно российские ученые обнаружили особенность перемещений фитаспаз. Здоровая клетка синтезирует эти ферменты и сразу же транспортирует их в межклеточное пространство, однако, при сильных стрессах фитаспазы возвращаются обратно и принимают участие в клеточной гибели. Пометив молекулы фитаспазы флуоресцентным красителем, можно отслеживать под микроскопом, как фермент меняет свое положение при стрессе. Механизм его транспорта наружу был давно изучен и понятен, но как фермент проникает через мембрану обратно в клетку, долгое время оставалось загадкой.
За неимением лучшего объяснения можно было подумать, что при разрушении мембраны умирающей клетки фитаспаза просто пассивно затекает внутрь. Однако возникло предположение, что клетки используют активный транспортный путь для возвращения фермента. Для этого фитаспаза помещается внутрь пузырьков, формирующихся на поверхности мембраны, и доставляется из внеклеточной жидкости внутрь. Такой вид транспорта часто используется для белков, которые впоследствии перевариваются, но доказано, что после проникновения в клетку фитаспаза не только не разрушается, но и принимает активное участие в уничтожении клеточного содержимого. Чтобы показать, что мембранные пузырьки действительно переносят фермент внутрь, ученые заблокировали процесс их сборки, и фитаспаза перестала возвращаться, несмотря на стрессовые воздействия.
«Мы хотели бы узнать, как регулируется процесс проникновения фитаспаз в клетку: что их направляет в состав мембранных пузырьков и почему возвращения фермента не происходит, пока с клеткой все в порядке. Полученные знания тонкой регуляции клеточной гибели могут быть использованы для защиты растений от неблагоприятных воздействий», – заключает Андрей Вартапетян, доктор химических наук, профессор Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ.
