Поиск репетиторов

Выберите предмет
Все рефераты » Биология » Программируемая клеточная смерть
Эффективная подготовка к экзаменам по БиологииПодобрать репетитора

Программируемая клеточная смерть

Страница 2 из 2

Микробиологам знакома проблема появления у грам-отрицательных бактерий жизнеспособных, но некультивируемых (покоящихся) форм [132]. Такие клетки устойчивы к воздействию повреждающих агентов, малоактивны в метаболическом отношении и не размножаются. Однако они могут быть выведены из состояния покоя различными способами, специфичными для конкретных видов и штаммов бактерий, например, путем перевивки через чувствительное к патогену животное или с помощью сигнальных веществ, выделенных активно растущими клетками. Так, некультивируемые формы преобладают в популяции Micrococcus luteus после длительного голодания. Добавление 20–30% надосадочной жидкости из клеточной суспензии, выращенной на богатой среде до ранней стационарной фазы, обеспечивает активный рост некультивируемых форм [132, 133].

Вопрос о физиолого-биохимических механизмах формирования некультивируемого, но жизнеспособного состояния у бактериальных клеток остается дискуссионным, однако обращает на себя внимание сходство некультивируемых форм бактерий и эукариотических клеток на начальных стадиях апоптоза. Подобно последним, бактериальные клетки, переходя в некультивируемое состояние, уменьшаются в размерах, у них активируются протеолитические ферменты, РНК и рибосомы подвергаются деградации. Эти процессы гипотетически рассматриваются как проапоптоз, т.е. эволюционный предшественник апоптоза [118].

Активные формы кислорода (АФК) способствуют образованию некультивируемых форм в бактериальных популяциях [118]. Элиминацией АФК ведают ферменты супероксиддисмутаза, каталаза и пероксидазы. У мутантов E. coli, лишенных этих ферментов, в условиях нехватки питательных веществ наблюдали повышенные концентрации окисленных (карбонилированных) функционально важных белков, отвечающих за элонгацию полипептидной цепи при рибосомальном синтезе белка (фактор EF-G), укладку полипептидов (DnaK), поддержание архитектуры ДНК (щелочная форма белка H-NS). Лишенные супероксиддисмутазы мутанты вообще не могут быть культивированы после периода голодания, а лишенные каталазы могут быть возвращены к жизни только при культивировании в анаэробных условиях [134].

Известно, что АФК индуцируют апоптоз у животных, а антиоксиданты ингибируют этот процесс. Дрожжи погибают при воздействии пероксидом водорода (в низких концентрациях) или истощении внутриклеточного фонда глутатиона [135]. При ПКС, вызванной инсерцией гена bax, наблюдаетсянакопление АФК в клетках дрожжей; снижение их концентрации, например, путем инкубации клеток в условиях гипоксии, предотвращает bax-индуцированную ПКС у Saccharomyces cerevisiae [135]. Bax-Индуцированная гибель дрожжей выражена в большей степени в условиях дыхания, чем в условиях брожения [116]. Эти данные подкрепляют гипотезу о некультивируемом состоянии бактериальных клеток как эволюционном предшественнике апоптоза, который первоначально (на ранних стадиях эволюции) обходился без каспаз, но реализовался при участии активных форм кислорода.

Как уже отмечалось, процессы дифференцировки эукариот могут наносить существенный ущерб клеткам – в качестве иллюстрации безъядерные эритроциты млекопитающих. Сходные эффекты – при дифференцировке прокариот, осуществляемой в интересах всей клеточной популяции [118]. Так, гетероцисты цианобактерий лишены фотосистемы II, они выполняют узкоспециализированную функцию – фиксируют N2 из атмосферы – и погибают, как только отпадает потребность в азотфиксации. Узкую специализацию имеют и бактероиды, образуемые корневыми симбионтами растений – бактериями рода Rhizobium, также фиксирующими азот атмосферы.

В заключение напрашивается параллель между апоптозом и его аналогом, альтруистической гибелью клеток, и сходными биосоциальными явлениями, наблюдаемыми в популяциях многоклеточных организмов, включая человека. Не представляет ли собой программируемая клеточная смерть эволюционную предтечу того, что воспето во многих поэмах и отражено в словах "Варшавянки": "В битве великой не будут забыты павшие с честью во имя идей"?

Заключение

Программируемая клеточная гибель – механизм, широко распространенный в различных царствах живого, включая прокариот. Эволюционно ПКС возникла у прокариот как механизм противовирусной защиты популяций и была закреплена у одноклеточных эукариот. В дальнейшем, с появлением многоклеточных организмов, механизм совершенствовался и был приспособлен, наряду с защитой от патогенов, для реализации важных жизненных функций – дифференцировки клеток и тканей при эмбриогенезе и постэмбриональном развитии, элиминирования клеток иммунной системы, невостребованных, состарившихся клеток либо клеток, подвергшихся воздействию мутагенных факторов. Апоптоз у животных и человека стал неотъемлемым инструментом для осуществления наследственного и приобретенного, гуморального и клеточного ответа иммунной системы. Исследования в области апоптоза открывают новые перспективы в клеточной биологии и иммунологии.

Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (грант № 98-04-48226) и фондом "Фундаментальное естествознание" Минобразования РФ.

Список литературы

Greenberg, J. T. (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 93, 12094-12097.

Vaux, D. L. and Korsmeyer, S. J. (1999) Cell, 96, 245-254.

Новожилова А.П., Плужников Н.Н., Новиков В.С. (1996) В кн. Программированная клеточная смерть (Под ред. В. С. Новикова.), Наука, Спб., c. 9-29.

Kerr, J.F.R., Wyllie, A.Н., and Currie, A. R. (1972) Brit. J. Cancer, 26, 239-257.

Cohen, J. J. (1993) Immunol. Today, 14, 126-130.

Thompson, C.B. (1995) Science, 267, 1456-1462.

Jacobson, M. D., Weil, M., and Raff, M. C. (1997) Cell, 88, 347-354.

Nash, P.B., Purner, M.B., Leon, R.P., Clarke, P., Duke, R.C., and Curiel, T.J. (1998) J. Immunol., 160, 1824-1830.

Галанкин В.Н., Токмаков А.М. (1991) Проблемы воспаления с позиций теории и практики. М., УДН, 120 с.

Male, D., Cooke, A., Owen, M., Trowsdale, J., and Champion, B. (1996) Advanced Immunology. Mosby, London.

Oliver, F.J., Menissier-de Murcia, J., and de Murcia, G. (1999) Am. J. Hum. Genet., 64, 1282-1288.

Tsujimoto Y. (1997) Cell Death Differ., 4, 429-434

Nicotera, P. and Leist, M. (1997) Cell Death Differ., 4, 435-442.

Leist, M., Single, B., Castoldi, A.F., Kuhnle, S., and Nicotera, P. (1997) J. Exp. Med., 185, 1481-1486.

He, C.-J., Morgan, P. W., and Drew, M. C. (1996) Plant Physiol., 112, 463-472.

Greenberg, J. T. (1997) Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol., 48, 525-545.

Pennell, R. I. and Lamb, C. (1997) Plant Cell, 9, 1157-1168.

Wojtaszek, P. (1997) Biochem. J., 322, 681-692.

Fukuda, H. (1997) Plant Cell., 9, 1147-1156.

Groover, A., DeWitt, H., and Jones, A. (1997) Protoplasma, 196, 197-211.

Heath, M. C. (1998) Eur. J. Plant Physiol., 104, 117-124.

Del Rio, L. A., Pastori, G. M., Palma, J. M., Sandalio, L. M., Sevilla, F., Corpas, F. J., Jimenez, A., Lopez-Huertas, E., and Hernandez, J. A. (1998) Plant Physiol., 116, 1195-1200.

Fath, A., Bethke, P.C., and Jones, R.L. (1999) Plant J., 20, 305-315.

Levine, A., Pennell, I., Alvarez, M. E., Palmer, R., and Lamb, C. (1996) Curr. Biol., 6, 427-437.

Boyes, D. C., McDowell, J. M., and Dangl, J. L. (1996) Curr. Biol., 6, 634-637.

Jabs, T. (1999) Biochem. Pharmacol., 57, 231-245.

Bolwell, G.P., Butt, V.S., Davies, D.R., and Zimmerlin A. (1995) Free Rad. Sci., 23, 517-532.

Lane, B.G., Dunwell., J.M., Ray, J.A., Schmitt, M.R., and Cuming, A.C. (1993) J. Biol. Chem., 268, 12239-12242.

Braidot, E., Petrussa, E., Vianello, A., and Macri, F. (1999) FEBS Lett., 451, 347-350.

Mittler, R. and Lam, E. (1996) Trends Microbiol., 4, 10-15.

Deom, C.M., Lapidot, M., and Beachy, R.N. (1992) Cell, 69, 221-224.

Jacobson, M. D., Burne, J. F., and Raff, M. C. (1994) EMBO J., 13, 1899-1910.

Cohen, G. M. (1997) Biochem. J., 326, 1-16.

Thornbery, N.A. and Lazebnik, Y. (1998) Science, 281, 1312-1316.

Куцый М.П., Кузнецова Е.А., Газиев А.И. (1999) Биохимия, 64, 149-163.

Kidd, V.J. (1998) Annu. Rev. Physiol., 60, 533-573.

Solomon, M., Belenghi, B., Delledonne, M., Menachem, E., and Levine, A. (1999) Plant Cell, 11, 431-443.

Xiang, J., Chao, D. T., and Korsmeyer, S. J. (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93, 14559-14563.

McCarthy, N. J., Whyte, M.K.B., Gilbert, C. S., and Evan, G. I. (1997) J. Cell. Biol., 136, 215-227.

Liu, X., Zou, H., Slaughter, C., and Wang, X. (1997) Cell, 89, 175-184.

Sahara, S., Aoto, M., Eguchi, Y., Imamoto, N., Yoneda, Y., and Tsujimota, Y. (1999) Nature, 401, 168-173.

Zamzami, N., and Kroemer, G. (1999) Nature, 401, 127-128.

Green, D. S. (1998) Cell, 94, 695-698.

Raff, M. (1998) Nature, 396, 119-122.

Kumar, S. and Colussi, P.A. (1999) Trends Biochem. Sci., 24, 1-4.

Aravind, L., Dixit, V.M., and Koonin, E.V. (1999) Trends Biochem. Sci., 24, 47-53.

Nagata, S. (1997) Cell, 88, 355-365.

Golstein, P. (1997) Curr. Biol., 7, R750-R753.

Peter, M. E., Heufelder, A. E., and Hengartner, M. O. (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94, 12736-12737.

Green, D.R. (1998) Nature, 396, 629-630.

Ashkenazi, A. and Dixit, V.M. (1998) Science, 281, 1305-1308.

Huppertz, B., Frank, H.-G., and Kaufmann, P. (1999) Anat. Embryol., 200, 1-18.

Hengartner, M. (1998) Science, 281, 1298-1299.

Muzio, M., Stockwell, B.R., Stennicke, H.R., Salvesen, G.S., and Dixit, V.N. (1998) J. Biol. Chem., 273, 2926-2930.

Kroemer, G. (1997) Nature Med., 3, 614-620.

Adams, J.M. and Cory, S. (1998) Science, 281, 1322-1326.

Reed, J.C., Jurgensmeier, J.M., and Matsuyama, S. (1998) Biochim. Biophys. Acta, 1366, 127-137.

Gross, A., McDonnell, J.M., and Korsmeyer, S.J. (1999) Genes and Dev., 13, 1899-1911.

Mьller, W.E.G. (1999) Biol. Cell, 91, 535-565.

Kroemer, G., Zamzami, N., and Susin, S. A. (1997) Immunol. Today, 18, 44-51.

Green, D.R. and Reed, J. (1998) Science, 281, 1309-1312.

Bernardi, P., Basso, E., Colonna, R., Costantini, P., Di Lisa, F., Eriksson, O., Fontaine, E., Forte, M., Ichas, F., Massari, S., Nicolli, A., Petronilli, V., and Scorrano, L. (1998) Biochim. Biophys. Acta, 1365, 200-206.

Skulachev, V.P. (1998) FEBS Lett., 423, 275-280.


Страница 2 из 2

предыдущая  1  2  следующая

Поиск репетиторов

Выберите предмет