Суицид у одноклеточных

Практически у всех простейших организмов внешние признаки апоптоза те же самые, что у клеток многоклеточных, и, как у них, к гибели приводят разные причины. У одноклеточных водорослей ее вызывает отсутствие света или окислительный стресс, а предотвращают ингибиторы каспаз и антиоксидантный фермент, расщепляющий Н2О2, - каталаза (каспазы у них тоже выявлены - с помощью антител). Паразитические жгутиконосцы кончают жизнь самоубийством, если им помогают ингибитор протеинкиназы С ставроспорин (он же стимулирует апоптоз и в клетках млекопитающих) и перекись водорода, а предотвращают тоже ингибиторы каспаз. Экстракт цитоплазмы паразитического простейшего Leishmania major в опытах вызывал характерные для апоптоза изменения в изолированных ядрах млекопитающих, свидетельствуя о присутствии в нем AIF-подобных белков. Изолированные митохондрии L.major теряли цитохром c при инкубации с рекомбинантным Вах человека даже тогда, когда Вах был лишен трансмембранного домена, необходимого для встраивания в наружные мембраны митохондрий. Следовательно, у L.major есть белки, способные взаимодействовать с Вах.

У дрожжей найдены практически все орудия суицида, имеющиеся у многоклеточных, кроме лизосомальных катепсинов и представителей семейства Bcl-2. Тем не менее, гены проапоптозных белков млекопитающих при экспрессии в дрожжах вызывают их запрограммированную гибель, а Bcl-2 защищает пекарские дрожжи (Saccharomyces сerevisiae) от гибели, вызванной окислительным стрессом. У Shizosaccharomyces pombe найден Rad9-белок, содержащий последовательность аминокислот, необходимую для взаимодействия с Bcl-2.

К апоптозу дрожжей приводят вещества, которые они сами же и продуцируют: например, уксусная кислота (продукт брожения), перекись водорода или a-фактор - пептидный половой феромон, вырабатываемый a-типом гаплоидных клеток S.сerevisiae. При концентрации <1 мкМ этот феромон стимулирует конъюгацию клеток противоположного типа спаривания с дрожжами a-типа, а при более высокой - вызывает блокаду клеточного цикла и апоптоз. Мутация активируемой феромоном протеинкиназы предотвращает и смерть, и появление ее маркеров.

Слизистые грибы (миксомицеты) - уникальные организмы, проходящие в своем развитии одно- и многоклеточную стадии. Когда в почве достаточно питательных веществ, миксомицеты существуют в виде отдельных амебообразных клеток - миксамеб. Во время голодания они сползаются и образуют одно большое клеточное скопление - плазмодий. Некоторое время он ползает по субстрату, а потом останавливается и начинает формировать плодовое тело. Часть его клеток при этом превращается в споры, а часть - в стебельковые клетки, выполняющие опорную функцию. Именно они подвергаются запрограммированной гибели, в целом похожей на классический апоптоз, но сопровождающейся интенсивным появлением вакуолей. Интересно, что ДНК стебельковых клеток не распадается на фрагменты. Ингибиторы каспаз не препятствуют гибели клеток, но нарушают нормальное развитие плодовых тел. У амеб Dictyostelium discoideum найдены гомологи четырех белков, участвующих в запрограммированной смерти клеток многоклеточных организмов: AIF, Alix и два ALG-2. Примечательно, что гены обоих гомологов ALG-2 экспрессируются в растущих миксамебах. Мутанты, лишенные одного или обоих этих генов, формируют нормальные плодовые тела, однако мутанты по гену alix имеют ярко выраженные дефекты развития.

У инфузорий есть все виды орудий самоубийства (в том числе каспазы-8 и -9, но не -3), кроме белков семейства Bcl-2 (пока их просто не искали). Инфузория Paramecium tetraurelia синтезирует катепсины L и S. У Tetrahymena pyriformis, штамма W, найден катепсин В.

Таким образом, как мы видим на примере самых примитивных простейших, для запуска апоптоза в принципе достаточно двух компонентов: активной формы кислорода и хотя бы одной цистеиновой протеазы, т.е. каспазы. В этой связи отметим, что инициаторные каспазы в ходе эволюции возникают раньше, чем эффекторные; последние не найдены ни у кого из простейших. У большинства эукариот ведущая роль в стимуляции апоптоза принадлежит митохондриальным факторам - цитохрому с и AIF. Тем не менее, не имеющий митохондрий паразит мочеполовой системы человека Trichomonas vaginalis каким-то образом обходится без обоих факторов. Отсутствие гомологов ALG-2 у слизистых грибов не нарушает образования плодовых тел, из чего следует, что и эти белки необязательны для апоптозного процесса. Следовательно, большинство белков, принимающих участие в запрограммированной смерти, предназначено для более тщательной ее регуляции. А тщательность вряд ли была бы возможна при малом количестве звеньев.

Перейти на страницу:
1 2

Биологически мембраны

Важнейшее условие существования клетки, и, следовательно, жизни – нормальное функционирование биологических мембран. Мембраны – неотъемлемый компонент всех клеток.


Биологические ресурсы

Несколько поколений россиян выросло под бодрые звуки песни "Широка страна моя родная! Много в ней лесов, полей и рек. С тех пор и страна стала не такой широкой, как была, а что происходит с полями и реками - читатель этой книги уже знает. На очереди - сведения о растительном мире, в том числе и о лесах.

Стратегии эволюции и кислород

Испокон веков людей волновал вопрос, как возникли живой мир и они сами. Кажущаяся непостижимость происхождения организмов во всей их сложности и совершенстве неизменно толкала человечество к религии. Действительно, как можно, не прибегая к Создателю, объяснить появление живых существ во всем их необычайном разнообразии?.

Кембрийский парадокс

Примерно 530 миллионов лет назад, в начале кембрийской эпохи, на Земле произошло уникальное событие - внезапно, быстро и почти одновременно возникло множество новых биологических форм, ставших предшественниками важнейших типов современных организмов вплоть до человека.