Каждая клетка — как государство!
— Борис Александрович, как клетка вообще может защищаться? Ведь она такая маленькая!
— Маленькая?! Это вам только кажется. Клетка — огромная страна, населенная 3,5 миллиардами белковых молекул. То есть почти в 2 раза больше населения Китая! Так что клетка — целое государство.
— И она устроена так же, как государство?
— Совершенно верно. Ведь все эти миллиарды белков должны как-то уживаться на площади всего в несколько микрон. У клетки есть «государственная граница» — внешняя мембрана. Есть «регионы» — разные части клетки. Одна обеспечивает клетку энергией, другая вывозит мусор, третья «рожает» новые белки, четвертая их «воспитывает». Есть и «столица» — ядро: оно хранит золотой запас клетки — ее ДНК. И у каждой административной единицы выстроена своя система защитных сооружений!
— А от чего клетке надо защищаться?
— От всего. От вирусов и микробов, от окислительного стресса — мы его испытываем сотни раз за день. Съели что-то не то, слишком быстро побежали за уходящим автобусом, переволновались — и в вашем организме накапливаются вещества, которые окисляют белки и мембраны. Так что клеткам приходится защищаться круглыми сутками.
— Расскажите о защитных системах клетки.
— Первый уровень защиты — внешняя мембрана. Она сама дозирует, сколько «мигрантов» — разных веществ — пустить в клетку. Например, если в организме становится слишком много соли, мембрана в определенный момент закрывает для нее «визу» — отключает проводящие каналы. В это же самое время она посылает «группу спасателей» за водой — есть такие белки-аквапарины, которые засасывают воду и приносят ее в клетку. Кроме того, у мембраны есть и собственная внутренняя защита, которая спасает саму «государственную границу» от разрушения — она задействует белки-антиоксиданты, которые борются с окислительным стрессом.
— Это все снаружи. А внутри?
— Внутри есть, например, система репарации: на поврежденные места ставятся своеобразные «заплатки». Так же охраняется и ДНК: если в цепочке образуются дырки и разрезы, защитная система эти дырки «штопает». Кроме того, у каждой части клетки есть заместители: если отказываются работать основные клеточные фабрики и заводы, вводятся в строй запасные.
— И правда, все — как в государстве! А полиция в клетке есть?
— Есть. Но я бы назвал ее не полицией, а центром контроля качества клетки. В нем работают особые белки, которые берут шефство над всеми клеточными «новорожденными». Представьте себе ребенка, который потерялся в огромной толпе незнакомых людей, — примерно в такой же ситуации оказываются все белки, которые рождаются внутри клетки. Чтобы они нашли свое место в этом мире, к ним приставляются няньки — так называемые шапероны. Но они не только нянчатся с маленькими — некоторые шапероны способны выявлять те белки, которые отклонились от нормы, и наставлять их на путь истинный. А если белок неисправим, шаперон пускает его «на распыл» — показывает тем структурам, которые рвут отработанные белки на запчасти. Одним из таких шаперонов-воспитателей мы занимаемся уже больше десяти лет и не перестаем удивляться.
Белок-телохранитель
— Что же в них удивительного?
— Для начала оговорюсь: тот белок-шаперон, который мы изучаем, известен под названием «белок теплового шока-70» (БТШ-70). Белки теплового шока открыты в 70-х годах: выяснилось, что они вырабатываются в больших количествах, когда клетка попадает в экстремальные условия, — например, повышается температура окружающей среды. Удивительного в них много. Во-первых, они есть у всех организмов на планете — от полярных микроорганизмов до пустынных верблюдов. Во-вторых, они могут выходить из клетки. В-третьих, они участвуют в активации всей иммунной системы организма. И в-четвертых, они способны бороться не только с тепловым шоком (резкое повышение температуры), но и с вирусами, с тяжелыми металлами, с окислительными процессами, с ядами и прочая-прочая.
— Каким образом?
— Это легко увидеть на примере опыта. Берем две группы клеток. Одну оставляем в покое, а вторую нагреваем до 40 градусов. В ответ на нагрев клетки второй группы начинают вырабатывать белки теплового шока (БТШ). Через некоторое время нагреваем уже обе группы клеток до 46–47 градусов. Клетки первой группы погибнут, а вот клетки, где уже выработались БТШ, выживут и легко перенесут повторный нагрев. Белки теплового шока сделали вторую группу клеток более выносливой.
— Так вот почему наращивать нагрузку спортсменам нужно не в раз, а постепенно, от тренировки к тренировке!
— Именно. Далее выяснилось, что БТШ-70 играет важную роль в таком интересном явлении, как апоптоз — программированная клеточная смерть. Апоптоз еще называют клеточным самоубийством: клетка сама вырабатывает белки, которые убивают ее изнутри без разрушения мембраны. Так вот БТШ-70 способен останавливать программированную смерть: он связывает «смертоносные» белки и отключает их.
— Так этот БТШ-70 борется с собственным организмом?!
— Он борется за жизнь во всех проявлениях. В раковых клетках его вырабатывается больше, чем в остальных клетках организма. Именно поэтому химиотерапия не всегда эффективна — БТШ-70 повышает выносливость раковых клеток. Казалось бы, он спасает опухоль от гибели. Но, как ни парадоксально, он и помог ее погубить! Выяснилось, что БТШ-70 выходит на поверхность раковых клеток, неся на себе опухолевые антигены, как щетину. Антигены можно с белка снять и выработать с их помощью надежное противоопухолевое средство для каждого отдельного человека. Это открытие позволило создать первую индивидуальную вакцину против рака. Первые больные уже вылечились с ее помощью. Скоро она будет применяться по всей России.
Лечебная доза страха
— Какой полезный белок!
— Очень полезный. Одно из последних достижений — использование БТШ-70 для терапии нейродегенеративных заболеваний: болезни Альцгеймера, Паркинсона и другие. Статистика показывает, что эти недуги год от года молодеют, так что это направление исследований сейчас очень важно.
— Можно ли заставить этот белок вырабатываться?
— Пока выделено только четыре способа. Первый способ — физические упражнения: еще один резон делать каждое утро зарядку. Второй — легкое кислородное голодание, как при быстром беге. Третий — электрическая стимуляция: удар током. Но это, конечно, мало применимо в реальной жизни. И четвертый способ — психоэмоциональный стресс: например, мышке показать кошку.
— То есть страх полезен для здоровья?!
— В умеренных дозах, конечно! И для каждого человека доза — своя. Но небольшой ежедневный стресс действительно нужен: излишне спокойная жизнь снижает сопротивляемость организма. Так что бегайте и пугайтесь на здоровье!
Источник: Наталья Барсова, mk-piter.ru