Русский изменить

Ошибка: нет перевода

×

Протеины семейств Bcl-2 и IAP

Main page / Живомордность / Протеины семейств Bcl-2 и IAP

Содержание

    Время от времени мы будем знакомиться (поначалу очень коротко и поверхностно) с отдельными протеинами и отдельными генами. Такую информацию трудно поглощать в больших объемах, чтобы она не перепутывалась, поэтому мы будем вводить ее постепенно. Если постепенно ты будешь получать общие знания о тех или иных протеинах и генах, то это позволит тебе в будущем значительно упростить поглощение информации и понимание внутриклеточных процессов, а не разводить беспомощно руками каждый раз, когда в описании какого-то сложного механизма ты будешь наталкиваться на непонятные обозначения.

    В этом параграфе будет самая общая информация о семействе протеинов Bcl-2 и одноименном гене Bcl-2. Вообще в генетике очень часто бывает так, что некий ген, который производит тот или иной протеин, имеет идентичное протеину название, и это удобно. Путаницы обычно не возникает, поскольку из контекста обычно ясно — о чем идет речь — о гене или о протеине, но на всякий случай генетики также условились, что протеин пишется обычным шрифтом — Bcl-2, а ген — наклонным — Bcl-2.

    В общих чертах мы уже знаем, что такое апоптоз — это регулируемый процесс программируемой клеточной гибели. Одной из основных функций апоптоза является уничтожение или лишних, или слишком состарившихся, или дефектных (повреждённых, мутантных, инфицированных) клеток. В организме среднестатистического взрослого человека в результате апоптоза погибает ежедневно порядка 50 миллиардов клеток. Суммарная масса клеток, которые на протяжении одного года жизни подвергаются разрушению, эквивалентна массе тела человека! Так что работа ведется непрерывная и огромная. И конечно нельзя, чтобы механизмы апоптоза вышли за рамки предназначенной деятельности, чтобы они не начали уничтожать нужные, здоровые клетки. Так вот протеины семейства Bcl-2 являются одними из важных регуляторов процессов апоптоза, и их полное название и отражает этот факт: «Регулятор апоптоза Bcl-2» ( apoptosis regulator Bcl-2 ). Они подавляют апоптоз во многих клеточных системах, включая лимфопоэтические (те, в которых производятся лимфоциты), гематопоэтические (кроветворные), а также нейрональные клетки. Кроме этого Bcl-2 ингибируют каспазы, то есть препятствуют их работе. Каспазы — это специальные протеазы, которые занимаются расщеплением белков — это такие своего рода ножницы, которые во время апоптоза набрасываются на ДНК и нарезают их на мелкие кусочки.

    Лабораторные мыши, у которых ген Bcl-2 искусственно был дезактивирован, медленно растут и умирают вскоре после рождения. Тимус (железа, в которой происходит рождение и созревание лимфоцитов) и селезёнка таких мышей подвергаются ярко выраженной апоптотической деградации.

    Кроме того, повреждения в гене Bcl-2 приводят к появлению многочисленных видов рака, включая меланому, рак груди, простаты, лимфолейкоз, рак легких, а также вероятно приводят к появлению шизофрении и аутоиммунным заболеваниям (когда иммунитет начинает бороться с клетками собственного организма). То, что повреждения в этом гене ведет к раку, неудивительно, ведь в здоровом организме должен соблюдаться баланс между рождением новых клеток и уничтожением старых. Поэтому нарушение в механизме апоптоза ведет к нарушению и этого баланса. Чрезмерная экспрессия анти-апоптозных генов ведет к появлению избыточного количества протеинов, тормозящих процессы апоптоза, и соответственно начинает расти количество старых, инфицированных, неправильно работающих клеток, что и вызывает злокачественную опухоль.

    Протеины семейства Bcl-2 имеют свои излюбленные места в клетке, где они проводят свою жизнь — таких мест несколько. Это, в основном: 1) митохондриальная мембрана, 2) эндоплазматический ретикулум, 3) ядерная мембрана. Как видим, в основном они сидят в мембранах, поэтому-то они и относятся к классу мембранных протеинов.

    Обычно инфицированные клетки погибают, потому что запускается механизм их апоптоза, и некоторые вирусы научились с этим бороться — для этого они продуцируют протеины, аналогичные Bcl-2 (т.е. гомологи Bcl-2), и тогда механизмы апоптоза нарушаются, клетка не уничтожается и продолжает служить рассадником для вируса. Примерами таких гомологов являются протеины семейства IAP (Inhibitors of apoptosis proteins). Общей чертой всех протеинов семейства IAP является последовательность аминокислот длиной примерно 70 штук, которая обозначается как BIR (Baculoviral IAP Repeat). В протеине семейства IAP может быть либо одна, либо две или три подряд последовательности BIR. У человека семейство IAP насчитывает 8 протеинов. Принцип действия большинства IAP состоит в том, что они связываются с каспазами и ингибируют их, что и приводит к предотвращению апоптоза.

    Когда мы говорим «вирусы научились производить протеины, которые предотвращают апоптоз», то может возникать довольно мрачная картинка. На самом деле у этого вопроса есть два аспекта. Да, с одной стороны вирусы таким образом борются с защитной реакцией инфицированного организма. С другой же стороны нужно понимать, что у современных живых организмов механизмы апоптоза стали очень продвинутыми, и баланс достигается гармоничным использованием как тех протеинов, которые ускоряют апоптоз, так и тех, которые его замедляют. Для живых организмов вообще свойственно наличие множества систем сдержек и противовесов, так же и в случае апоптоза: есть протеины, ускоряющие апоптоз, а есть ингибиторы этих протеинов, а есть ингибиторы этих ингибиторов и т.д. Так вот эукариоты, а значит и мы сами, получили эти ингибиторы апоптоза на заре эволюции именно от их первых «изобретателей»-вирусов.

    Вот, собственно, и фсё на эту тему. В качестве дополнительных впечатлений можно посмотреть этот анимационный ролик.

    (Автор статьи: Бодх)