A programozott sejthalál új, feltárt részletei

A Science Advances folyóiratban június 2-án jelent meg az oxfordshire-i STFC ISIS Neutron and Muon Source (ISI) és a svéd University of Umea kutatóinak cikke, amelyben arról számolnak be, hogy molekuláris szintű valós idejű megfigyeléseik alapján sikerült jelentősen bővíteniük a rákbetegségek megelőzésében kulcsfontosságú apoptózis biokémiai folyamatairól alkotott ismereteinket. Az apoptózis létfontosságú az emberi szervezet működése szempontjából, zavarai esetén rákos sejtek kezdenek el burjánozni az emberi testben, illetve a daganatok nem fognak reagálni az onkológiai kezelésekre.

Az egészséges sejtekben a folyamatot a Bcl-2 fehérjecsalád két ellentétes szerepet betöltő proteinje, a sejthalált előidéző, mitokondriumokat perforáló Bax (Bcl-asszociált X fehérje) és a védő hatású Bcl-2 szabályozza. Az oldékony Bax fehérje felelős az elöregedett vagy beteg sejtek eltakarításáért, és aktiválása esetén a sejtben található mitokondriumok membránjain képez pórusokat, így idéz elő programozott sejthalált. Ezt a folyamatot képes megakadályozni a membránba beépülő Bcl-2, amely képes elfogni és semlegesíteni a Bax fehérjéket. Rákos sejtekben a túlélést biztosító Bcl-2 túltermelődése figyelhető meg, ami a lebontással szembeni fokozott védelmet, vagyis korlátozás nélküli sejtosztódást eredményez. Ez a folyamat régóta ismert, és a daganatos megbetegedések során betöltött funkciója is tisztázott, mindezidáig kevesebbet tudunk azonban a Bax és a mitokondriális membránok apoptózisban betöltött pontos szerepéről.

Dr. Luke Clifton kutatócsoportja neutron-reflektometriás módszerrel, valós időben tanulmányozta a Bax és különböző lipidek interakcióját a mitokondriumok membránjaiban az apoptózis kezdeti szakaszaiban. Deutérium-izotópos jelölést alkalmazva sikerült megállapítaniuk, hogy a Bax fehérje lipideket von ki a mitokondriális membránból, majd lipid-Bax klasztereket formál a mitokondriumok felszínén, miközben a mitokondriális membránon pórusok keletkeznek. Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópiával (FTIR-spektroszkópia) azt is megfigyelték, hogy ez a destruktív hatású pórusképzés két lépcsőben zajlik le. Először a Bax fehérje gyors membránfelszíni abszorpciója történik meg, majd sokkal lassabban, több óra alatt a Bax-lipid klaszterek és a mitokondriumok működését ellehetetlenítő pórusok keletkezése egyidejű folyamatként valósul meg.

A felfedezés jelentősége, hogy most először sikerült kimutatni a Bax-indukált sejthalál folyamatában a mitokondriális membránok lipidjeinek fontos szerepét, azaz a Bax korábban ismeretlen működési mechanizmusát tisztázták a kutatók - és legalább ilyen fontos az a két technológiai módszer (a neutron-reflektometria és a Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópia) is, amellyel ezt valós idejű körülmények között sikerült megfigyelni.

Gerhard Gröbner professzor, a University of Umea kutatója szerint “ezek az új felfedezések nem csak az apoptózis folyamatának további feltárása során lesznek fontosak, hanem új kapukat nyitnak magának a Bax-nak és a vele rokon molekuláknak, mint az onkológiai terápiák érdekes célpontjainak további megismeréséhez: például ezen ismeretek alapján a molekulák sejtpusztító potenciáljának fokozásához”.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Scientists reveal new details of cellular process that prevents spread of cancer

Creation of distinctive Bax-lipid complexes at mitochondrial membrane surfaces drives pore formation to initiate apoptosis

Irodalmi hivatkozás:

Luke Clifton et al, Creation of distinctive Bax-lipid complexes at mitochondrial membrane surfaces drives pore formation to initiate apoptosis, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adg7940.