Для слияния клетки блокируют свою систему восстановления

Фото из открытых источников

Слияние двух клеток является решающим событием в половом размножении многих организмов. У грибов клетки должны не только сблизить и слить свои мембраны, но и локально разрушить свою защитную клеточную стенку. Исследование, проведенное в Женевском университете, показывает, как механизм, препятствующий восстановлению клеточной стенки в месте слияния, делает этот процесс необратимым. Опубликованные в журнале Current Biology, эти результаты дают новое понимание того, как клетки координируют механизмы слияния и восстановления, и в конечном итоге могут открыть новые возможности для воздействия на клеточную стенку патогенных грибов.

В отличие от клеток животных, клетки грибов окружены жесткой клеточной стенкой. Эта структура защищает их и позволяет им выдерживать внутреннее давление, оказываемое содержимым клетки. Когда две клетки сливаются, особенно во время полового размножения, эта стенка должна быть локально разрушена, чтобы мембраны двух клеток могли слиться. После завершения этого этапа слияние обычно продолжается до образования одной клетки.

Однако, поскольку целостность клеточной стенки имеет решающее значение для выживания клетки, за ней постоянно следят, чтобы запускать механизмы восстановления в ответ на повреждения. Существование этих двух, казалось бы, противоположных процессов побудило группу Софи Мартин, профессора кафедры биологии факультета естественных наук Женевского университета, исследовать, как клетки предотвращают восстановление клеточной стенки своей системой восстановления во время слияния клеток.

Группа изучала Schizosaccharomyces pombe, одноклеточные дрожжи, широко используемые в качестве модельного организма для понимания фундаментальных клеточных механизмов. Ранее исследователи выявили мутантные дрожжи, лишенные фермента Pak2, которые демонстрируют транзиторное слияние: клетки на короткое время сливаются и начинают обмениваться клеточным содержимым, прежде чем снова разделиться, что имеет катастрофические последствия для клеток.

Клеточная стенка является основной мишенью для многих методов лечения, направленных против патогенных грибов.

Биологи обнаружили, что в нормальных клетках фермент Pak2 накапливается именно в месте слияния двух клеток. Его активность способствует открытию и последующему расширению «поры слияния» — отверстия, позволяющего содержимому клетки проходить из одной клетки в другую.

«Однако, когда Pak2 отсутствует, этот процесс иногда может стать обратимым: клетки начинают сливаться, обмениваться содержимым, а затем закрывать отверстие, соединяющее их. В таких клетках мы наблюдаем, что механизмы, обычно отвечающие за мониторинг и восстановление клеточной стенки, становятся особенно активными в месте слияния», — объясняет соавтор исследования Юлия Коронас-Серна.

Используя передовые методы визуализации, ученые наблюдали внутреннюю организацию клеток, лишенных фермента Pak2, особенно в месте контакта двух клеток. «После закрытия поры слияния в этих мутантных клетках мы наблюдаем образование новой клеточной стенки на границе между двумя клетками. Другими словами, когда отсутствуют механизмы, предотвращающие восстановление, клетка может буквально восстановить разделение, которое она начала разрушать», — объясняет Софи Мартин.

Выявление механизмов, контролирующих баланс между восстановлением клеточной стенки и ее локальной деградацией во время слияния, открывает новые возможности для поиска противогрибковых стратегий. Клеточная стенка является основной мишенью многих методов лечения патогенных грибов, таких как Candida и Aspergillus, вызывающих инфекции у человека. Лучшее понимание механизмов, регулирующих ее образование и восстановление, в конечном итоге может помочь выявить новые молекулы, способные нарушать эти процессы.