Российские ученые совместно с американскими коллегами обнаружили, что определенные белки могут препятствовать развитию слишком сильного воспаления при инфекциях. Защитные белки-интерфероны запускают передачу сигналов при попадании в организм инфекции и определяют решение клеток: запуск воспалительного процесса или смерть клеток. Такое воспаление может быть опасно при некоторых заболеваниях и в случае сильно ослабленного организма. Результаты исследования помогут разработать новые подходы к защите пациентов. Исследование поддержано Российским научным фондом.
Руководитель проекта и один из авторов статьи Александр Полторак
Фото: Из личного архива
Руководитель проекта и один из авторов статьи Александр Полторак
Фото: Из личного архива
«Существует множество бактериальных инфекций, при которых чрезмерная подача воспалительных сигналов способна препятствовать выздоровлению и даже ухудшать состояние пациента. Поэтому понимание этих механизмов очень важно и в перспективе может спасти немало жизней»,— прокомментировал Александр Полторак, кандидат химических наук, заведующий лабораторией молекулярной генетики врожденного иммунитета Института высоких биомедицинских технологий Петрозаводского государственного университета.
В иммунологии большое внимание уделяется воспалению, которое играет роль защитного ответа организма на повреждения и попадающие внутрь чужеродные микроорганизмы. В определенных ситуациях врачам приходится подавлять или побуждать эту реакцию, но чрезмерное воспаление может быть вредным для здоровья и даже жизни пациента.
Руководитель проекта и один из авторов статьи Александр Полторак
Фото: Из личного архива
Руководитель проекта и один из авторов статьи Александр Полторак
Фото: Из личного архива
При защите организма от инфекции решающее значение наряду с воспалением имеет клеточная гибель. Например, один из ее программируемых типов — некроптоз — сопровождается воспалением и иммунным ответом. Распадающаяся клетка высвобождает синтезированные ранее воспалительные вещества, которые в больших количествах могут наносить организму вред. Сам процесс некроптоза запускается, если заблокированы регуляторы невоспалительной клеточной смерти. Это происходит, когда специфические агенты связываются с рецепторами смерти на поверхности мембраны, через которые клетка получает «приказ» на самоуничтожение.
Важную роль в некроптозе играют ферменты, переносящие фосфорную кислоту между белками и таким образом регулирующие их активность. Их называют протеинкиназами (RIPK). При некроптозе RIPK1 активирует RIPK3. Комплекс этих двух ферментов и белкового адаптера запускает дальнейший каскад реакций, который приводит к разрушению клеточной мембраны и утечке агрессивного содержимого клетки в окружающее пространство.
Однако в биологии не существует одного универсального механизма, всегда возможны сдвиги, изменения в регуляции и другие пути активации. Поэтому российские ученые совместно с зарубежными коллегами изучили, как RIPK1 и RIPK3 влияют на синтез иммунных белков-цитокинов, которые очень важны в работе иммунной системы. Так они смогли лучше понять роль этих ферментов в защите организма от инфекций. Ученые проводили исследование на людях и лабораторных мышах, у которых изучили макрофаги — иммунные клетки, способные к активному захвату и перевариванию бактерий. У животных они были получены из костного мозга, а у людей — из одноядерных клеток периферической крови. Авторы исследования вызывали у клеток различные реакции и наблюдали за воспалительным ответом.
Фото: Предоставлено Александром Полторак / Предоставил Александр Полторак
Фото: Предоставил Александр Полторак
В ходе исследования они выяснили, что защитные белки-интерфероны запускают передачу сигналов при попадании в организм инфекции и определяют решение клеток: запуск воспалительного процесса или некроптоз. Если эти сигналы не дойдут до клетки, то некроптоза не происходит и возникает устойчивый воспалительный ответ, который и зависит от RIPK1 и RIPK3. Эти вещества, поняли ученые, необходимы для активации белков, запускающих и регулирующих синтез воспалительных агентов иммунной системы. Но интерфероны, которые передают сигнал в клетку, могут тормозить процесс, тем самым подавляя воспаление и в то же самое время способствуя некроптозу.
Работа велась совместно с коллегами из Тафтского университета (США).
По материалам статьи Constitutive Interferon Attenuates RIPK1/3-Mediated Cytokine Translation; Hayley I. Muendlein, Joseph Sarhan, Beiyun C. Liu, Wilson M. Connolly, Stephen A. Schworer, Irina Smirnova, Amy Y. Tang6 Vladimir Ilyukha, Jodie Pietruska, Soroush Tahmasebi, Nahum Sonenberg, Alexei Degterev, Alexander Poltorak; журнал Cell Reports, март 2020 г.