Интересно отметить, что окончательное решение (образно говоря, где поставить запятую в фразе «казнить нельзя помиловать») принимается в прямом смысле «большинством голосов». Все зависит от соотношения концентрации белков, одни из которых «голосуют» за смертный приговор (это белки из семейства Bax, обладающие апоптозной активностью), в то время как другие готовы «даровать жизнь» (белки Bcl-2). Причина в том, что белки Bcl-2 могут образовывать димерные комплексы с белками Bax, тем самым нейтрализуя их, то есть предотвращая развертывание апоптозного сценария.
Следует сказать, что апоптоз — отнюдь не экзотический процесс. Скорее наоборот. Он — явление универсальное, свойственное всему живому. В настоящее время открыты и интенсивно исследуются: митоптоз — программированная гибель митохондрий (одного из органоидов клетки), апоптоз — программированная гибель целых клеток, органоптоз — программированная гибель органов и, наконец, феноптоз — программированная гибель особи.
Каковы же биологические функции апоптоза? Если кратко суммировать, то получим следующее:
обеспечение органогенеза и дифференцировки клеток;
поддержание тканевого гомеостаза;
защита от патогенных факторов.
Понятно, что функциональное значение этого механизма является жизненно важным как для клетки, так и для организма в целом. Наиболее ярким примером того, как путем апоптоза поддерживается точная регуляция количества клеток в организме, может служить червячок Caenorhabditis elegans. У него в процессе индивидуального развития образуется 1076 клеток, но далее ровно 131 из них обязательно гибнет, так что в конечном итоге его крохотное, размером не более одного миллиметра тельце будет состоять из 945 клеток, ни одной больше или меньше. Аналогичные процессы происходят также у животных и человека при формировании в эмбриогенезе различных органов, включая нервную систему. При этом избыточные клетки решительно подвергаются апоптозу. И это вполне понятно: существование лишних клеток не принесло бы организму ничего хорошего. Поэтому часть из них в самом прямом смысле приносит себя в жертву ради общего блага. В этом состоит высокий биологический смысл апоптоза.
А вот нарушение процесса апоптоза влечет за собой многочисленные неприятные последствия, часто — с летальным исходом. Если говорить о человеке, то у него появляются злокачественные новообразования, различные аутоиммунные болезни (например, системная красная волчанка), нейродегенеративные заболевания (такие, как синдром Альцгеймера, болезнь Паркинсона), дефекты развития, а также прогрессируют вирусные инфекции. Кстати, многие вирусы, проникая в клетку, стараются в первую очередь нарушить механизм ее апоптоза, чтобы не быть уничтоженными вместе с зараженной ими клеткой-хозяином, которая ради блага организма стремится самоликвидироваться.
Наиболее глубокие исследования апоптоза принадлежат академику Владимиру Скулачеву. Он показал, что в клеточных реакциях атомы кислорода, которым дышит за редким исключением все живое, превращаются в радикалы гидроксила, являющиеся чрезвычайно активным окислителем. Эта ядовитая форма кислорода выступает как еще одна из причин апоптоза, то есть служит «орудием самоубийства». Эту систему самоликвидации Скулачев назвал «самурайским законом биологии». И выполняться этот закон начинает, когда в клетке накапливается слишком много генетических повреждений либо в «бездомных» клетках, которые покинули свою ткань и начали бессмысленное блуждание по организму. Следовательно, геном остается относительно неизменным в течение тысячелетий именно благодаря тому, что некоторые клетки делают себе «харакири». Однако исследованиями было показано, что не только отдельные клетки, но даже и органы могут ступить на путь самоликвидации. Ядовитые формы кислорода приводят к тому, что в процессе эмбриогенеза исчезают ставшие ненужными некоторые эмбриональные структуры, а также личиночные органы (например, хвост у лягушачьего головастика, наружные жабры и т. д.).
Дальнейшие исследования этого феномена дают основанияпредполагать, что генетическая программа апоптоза универсальна для всего живого, от бактерий до человека, поскольку были найдены многочисленные гомологичные гены, связанные с реализацией апоптозного сценария. Таким образом, программа самоубийства клетки, записанная в ее генах, по-видимому, является столь же древней (и при этом весьма консервативной), как и сам феномен жизни. Поистине этот факт достоин удивления.
Читать дальше
