Жизнь без старости

В том же 1996 г., но на несколько месяцев позже Г. Кремера, К. Уанг и сотрудники (и независимо от него в начале 1997 г. Д.Д. Ньюмейер) в США показали, что давно известный биоэнергетикам цитохром с имеет, наряду с дыхательной, также и другую, функцию — запускает целый каскад процессов, приводящих к запрограммированной гибели клетки. Выйдя из митохондрий, цитохром с связывается с белком, названным «фактором, активирующим апоптическую протеазу 1» (apoptosis protease activating factor 1, или Apaf-1). Полученный комплекс присоединяет АТР и превращается в частицу, названную апоптосомой. Апоптосома сорбирует на своей поверхности несколько молекул белка, известного как прокаспаза 9. Сблизившись, молекулы прокаспазы 9 активируют друг друга (переход прокаспаза 9 ^ каспаза 9). Активные каспазы 9 атакуют прокаспазу 3, отщепляя часть ее полипептидной цепи, в результате чего получается активная каспаза 3. Объектом действия этой протеазы оказывается целая группа внутриклеточных белков. Все они занимают ключевые позиции на метаболической карте или играют важнейшую роль в структурной организации клетки. Одним из результатов всех этих событий становится межнуклеосомное расщепление ядерной ДНК. Роль smac и omi, двух других проапоптозных белков, также освобождающихся, подобно цитохрому с, AIF и эндонуклеазе G, из митохондрий в цитозоль, состоит в дополнительной активации каскада, запускаемого цитохромом с.

Существуют, по меньшей мере, еще два пути индукции апоптоза посредством АФК. Один из них — модификация порина, белка внешней митохондриальной мембраны. В норме этот белок образует поры, проницаемые только для низкомолекулярных веществ. Однако под действием супероксида молекулы порина объединяются в олигомеры, пропускающие также и более крупные молекулы белков. Этот эффект, по-видимому, усиливается белком Bax. В результате белки межмембранного пространства митохондрий выходят в цитозоль, причем этот процесс уже не требует открытия пор во внутренней мембране.

Еще один путь от АФК к внешней мембране митохондрии опосредован протеинкиназой JNK. Этот фермент фосфорилирует проапоптозный белок Bax, чем вызывает его активацию. Кроме того, JNK фосфорилирует и при этом инактивирует антиапоптозные белки Bcl-2 и Bcl-XL, ингибирющие Bax. Остается неизвестным, каким именно образом АФК активируют протеинкиназу JNK. На Рис. П-1.1 показаны все три пути запуска апоптоза при помощи АФК.

Рис. II-1.1. Активация апопотоза активными формами кислорода

Однако было бы ошибочным думать, что схема, представленная на рисунке, исчерпывает все варианты индукции запрограммированной смерти под действием АФК. Помимо апоптоза, существует еще несколько типов программ, смертоносных для клетки (аутофагия, некроз, некроптоз), которые также активируются АФК АФК [444,330].

Приложение 2. Запрограммированная гибель прокариот

Явление запрограммированной клеточной гибели обнаружено не только у многоклеточных организмов, но также и у одноклеточных эукариот и прокариот. Для последних оно равносильно запрограммированной смерти организма, то есть представляет собой феноптоз. В большинстве случаев стимулом, запускающим феноптоз у прокариот, является сигнал стресса (он может быть как внутренним, так и внешним).

Например, у многих бактерий существует белок RecA, который активируется при повреждении ДНК и гидролизует репрессор гена LexA [374] (см. список литературы к приложению 2). Это приводит к подавлению экспрессии генов, кодирующих (1) так называемые белки SOS-ответа, осуществляющие репарацию ДНК и (2) короткоживущий белок SulA. В свою очередь, SulA взаимодействует с фактором FtsZ (белком, формирующим кольцо деления) и тем самым блокирует клеточное деление. Неудивительно, что мутации в белке SulA приводят к многократному повышению устойчивости бактерий к повреждению их ДНК [261].