знают, что сами тоже погибнут, вместе со всей клеткой, но тем не менее делают свое дело. Приказы не обсуждаются! Если вам интересно, что происходит с ДНК при апоптозе, то знайте, что ДНК и РНК разрезаются ферментами-нуклеазами на фрагменты. Сначала – на крупные, затем – на мелкие (примерно в двести пар нуклеотидов). Дальнейшая утилизация фрагментов нуклеиновых кислот происходит в тех клетках, которые поглотили апоптотические тельца.
Благодаря апоптозу в многоклеточных организмах поддерживается клеточный гомеостаз – постоянство клеточного состава. Это раз.
Благодаря апоптозу обеспечивается правильное протекание различных физиологических процессов в организме, начиная с эмбрионального развития и заканчивая менструальным циклом. Это два.
Благодаря апоптозу уничтожаются потенциально опасные и генетически дефектные клетки. Механизм апоптоза является составной частью ряда жизненно важных функций иммунной системы. Это три.
Апоптоз – естественный процесс, а все естественные процессы протекают сбалансированно. Апоптоза (как и всего другого) должно быть ровно столько, сколько нужно. Не надо думать, что замедление темпов программируемой гибели клеток может пойти на пользу организму. Как в случае усиления, так и в случае подавления апоптоза в организме развиваются болезненные (или как говорят медики – патологические) процессы.
И здесь невозможно сказать, что лучше, то есть менее опасно для организма, а что хуже – ослабление апоптоза или его усиление.
Если апоптоз заблокирован вирусами (а у них есть такая возможность), то инфицированные клетки не погибают, а активно производят вирусы. Как вирусам удается блокировать апоптоз? Вариантов несколько – они производят белки, связывающиеся с рецепторами клеточной гибели или с ферментами, осуществляющими разрушение клеточных структур. В результате апоптоз блокируется. Обратите внимание на следующее, весьма интересное обстоятельство. Вирус, представляющий собой молекулу нуклеиновой кислоты, упакованную в защитную оболочку, и ничего более, не только «настраивает» клетку на синтез собственной нуклеиновой кислоты, но и заставляет ее синтезировать белки, нужные для нормального функционирования вируса в клетке. И вся эта вредоносная деятельность, вместе с самовоспроизведением, «закодирована» всего в одной ДНК или РНК! Когда смотришь на строение вируса, то думаешь: как просто, когда оценишь то, что вирус способен натворить, начинаешь думать иначе: как сложно!
Кстати говоря, есть авторитетное научное мнение, согласно которому изначально апоптоз появился в ходе эволюции у одноклеточных безъядерных клеток (прокариот) как способ защиты популяций от поражения вирусами. До появления апоптоза несчастные инфицированные прокариоты погибали вследствие некроза, создавая тем самым крупные проблемы соседям (представьте, что кто-то из ваших соседей начал выбрасывать мусор прямо на лестничную площадку, и посочувствуйте клеткам). Апоптоз же позволил клеткам гибнуть «культурно», то есть – не нанося вреда популяции. Эту гипотезу вряд ли получится когда-либо доказать, но согласитесь, что звучит она весьма логично.
У некоторых особо вдумчивых читателей может возникнуть вот такой вопрос: а не заражаются ли другие клетки, «поедая» апоптотические тельца, образовавшиеся в результате самоубийства инфицированной вирусом клетки? Ведь тельца могут содержать вирусную нуклеиновую кислоту…
Не могут!
Не заражаются!
В процессе апоптоза ферменты-полимеразы нарезают на фрагменты не только свои нуклеиновые кислоты, но и вирусные. Так что клетка, «проглотившая» апоптотическое тельце, получает не «заразу», а всего лишь набор полезных материалов для синтеза нужных ей веществ.
Давайте сделаем небольшое отступление для того, чтобы хотя бы в общих чертах ознакомиться с клеточным «каннибализмом». Надо же иметь представление о том, как клетки поедают друг друга.
Помимо прочих своих функций, клеточная мембрана участвует в процессах фагоцитоза, пиноцитоза и экзоцитоза.
Фагоцитоз представляет собой поглощение целых клеток или крупных частиц, а пиноцитоз – это поглощение капель жидкости или макромолекул. Проще говоря, посредством фагоцитоза клетка «ест», а посредством пиноцитоза – «пьет».
Суть обоих процессов едина – поглощаемые вещества окружаются впячивающейся клеточной мембраной с образованием вакуоли – ограниченного мембраной пузырька. Затем вакуоль перемещается в глубь цитоплазмы клетки, где может храниться в неизмененном виде, или же ее содержимое смешивается с цитоплазмой после разрушения вакуольной мембраны.
Экзоцитоз представляет собой процесс, обратный фагоцитозу и пиноцитозу – вывод ненужных веществ за пределы клетки. «Мусор» аккуратно упаковывается в вакуоль, которая передвигается к клеточной мембране и «выплескивает» свое содержимое наружу, в межклеточное пространство.
А теперь вернемся к апоптозу.
Ослабление апоптоза, вызванное мутациями генов, ответственных за этот процесс [50], может приводить к развитию опухолевых заболеваний. Подавление программируемой клеточной гибели приводит к бесконтрольному размножению клеток.
Аутоимунные заболевания, при которых организм начинает вырабатывать антитела против собственных «нормальных» белков, то есть – борется с самим собой, тоже могут развиваться вследствие ослабления апоптоза. Дефектные клетки иммунной системы, как и любые дефектные клетки, должны самоуничтожаться, чтобы не нарушать нормальной жизнедеятельности организма. Если самоуничтожение замедляется или останавливается, то дефектные T-лимфоциты (разновидность иммунных клеток) вызывают аутоиммунный процесс. Приставка «ауто-» означает «сам». При аутоиммунных заболеваниях организм «бьет» сам себя.
Если апоптоз ослабляется на стадии эмбрионального развития организма (которая является самой важной частью процесса развития), то возникают различные дефекты и уродства.
Усиление апоптоза тоже приводит к плохим последствиям – анемиям, гипоксиям, инфарктам миокарда, болезни Альцгеймера, мышечным дистрофиям… Комментарии тут, как говорится, излишни – если баланс смещается в сторону гибели клеток, то это всегда плохо.
Обратите внимание на следующую особенность апоптоза. Большинство протекающих в клетке процессов подвергается коррекции в ходе течения – процесс можно ускорить, замедлить, остановить, а затем возобновить. В клетке присутствует генетическая программа, определяющая все происходящие в ней процессы. Но в ходе апоптоза эта генетическая программа разрушается и любые вмешательства в процесс становятся невозможными. Да, какое-то время продолжается транскрипция генов на фрагментах ДНК, нарезанных полимеразами, но этот процесс постепенно угасает. То есть апоптоз «просчитывается» и планируется настолько тщательно, чтобы завершиться практически без «вышестоящего» генного контроля. Оцените изящество расчета и красоту всей игры в целом!
Интересная деталь – разные процессы в разных организмах протекают по-разному, то есть по разным генетическим программам, а вот программа апоптоза у всех эукариотических организмов схожа настолько, что этот процесс можно считать универсальным.
Почему так получилось? В процессе эволюции происходит множество изменений, а апоптоза эволюция практически не коснулась. Чем этот процесс заслужил такое «неуважение»?
Пословицу «лучшее – враг хорошего» все знают? А еще мастера говорят: «То, что хорошо работает, в починке не нуждается». Апоптоз еще на стадии одноклеточных организмов был отлажен эволюцией настолько хорошо, что в дальнейших доработках просто не было необходимости.
