Исследование: у дрожжей при стрессе включается программа самоуничтожения

Согласно исследованию ученых из Университета Джона Хопкинса (США), клетки дрожжей самоуничтожаются после определенных видов стресса. Эти одноклеточные организмы, считающиеся одними из самых ранних форм жизни, обладают механизмами гибели клеток, подобными тем, которые работают у животных. Используя это свойство, можно создавать лекарства, помогающие при лечении грибковых инфекций. Научная публикация вышла в журнале Cell Reports, кратко о нем рассказывает Phys.org.

«Это захватывающая область биологии, которой почему-то пренебрегали, и она может предложить новые мощные стратегии для уничтожения патогенных грибов — не только в области медицины человека, но также в области сельского хозяйства и ветеринарии», — говорит старший автор исследования Дж. Мари Хардвик, профессор кафедры молекулярной микробиологии и иммунологии университета.

Механизмы запрограммированной гибели клеток хорошо известны для клеткок животных. Они запускаются, если клетка повреждена или подвергается какому-то вредному воздействию. Применительно к клеткам любые вредные воздействия извне называют стрессовыми.

Природная программа запускает саморазрушение клетки, даже если в противном случае клетка могла бы выжить. Считается, что такие механизмы развились как первые формы «альтруизма», позволяющие жертвовать поврежденными и, скорее всего, дисфункциональными, потенциально даже раковыми клетками, чтобы защитить организм в целом. Действительно, раковые опухоли часто растут за счет того, что отключают эти механизмы самоуничтожения. Ученые предполагали, что такие механизмы клеточной гибели присутствуют только в сложных организмах, клетки которых более четко взаимозависимы.

В новом исследовании обнаружили первые убедительные доказательства существования одного из этих механизмов у дрожжей, которые являются одноклеточными грибами. Ученые подвергали тепловому стрессу дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae, которые широко применяются в пивоварении и выпечке.

Краткая термическая обработка убивает только некоторые дрожжевые клетки, и только через много часов. Это говорит о том, что недолгое нагревание как раз запускает процесс саморазрушения. Затем ученые подвергали дрожжевые клетки термической обработке после систематического отключения отдельных генов.

Выяснилось, что саморазрушение дрожжей связано с четырехбелковым комплексом под названием AP-3. В дальнейших экспериментах ученые подтвердили, что, когда AP-3 не поврежден, клетки отмирают обычным образом после термической обработки, но клетки относительно сохранны, когда AP-3 не может функционировать.

Тот же самое происходит, когда дрожжи подвергаются воздействию умеренных доз двух других стрессоров: уксусной кислоты и перекиси водорода. Эффект характерен и для болезнетворных дрожжей Cryptococcus neoformans, заражение которыми ежегодно приводит к сотням тысяч смертей во всем мире.

Таким образом, зная механизм саморазрушения грибков, его можно контролировать, и в будущем разработать средство для усиления этого процесса.