• У большинства клеток млекопитающих при апоптозе происходит разрыв наружной мембраны митохондрий и выход в цитозоль содержимого их межмембранного пространства
• Ключевым событием при этом является повышение проницаемости наружной мембраны митохондрий (МОМР)
Большинство форм апоптоза у позвоночных реализуется не через рецепторы клеточной гибели, а по митохондриальному пути. При этом происходит разрыв наружной мембраны митохондрий, и растворимые белки межмембранного пространства (расположенного между наружной и внутренней мембраной) выходят в цитозоль.
Проницаемость наружной мембраны митохондрий (MOMP) представляет собой тонко регулируемый процесс, и ее повышение является ключевым событием в запуске апоптоза.
На рисунке ниже представлены этапы митохондриального пути запуска апоптоза, которые мы детально обсудим в последующих статьях на сайте (рекомендуем пользоваться формой поиска выше).
К числу белков, высвобождающихся при повышении MOMP, относится холоцитохром с, который, контактируя с белками цитозоля, играет основную роль в активации каспаз. Эта его роль полностью отлична от той, которую он играет в митохондриях, осуществляя перенос электронов в транспортной цепи от комплекса III к комплексу IV.
В активации каспаз при митохондриальном пути запуска апоптоза также участвуют другие белки, выходящие в цитоплазму при повышении МОМР.
Когда при апоптозе повышается проницаемость митохондрий, это происходит внезапно, и через короткое время из всех митохондрий в клетке выходят белки. При апоптозе в клеточной популяции невозможно предугадать, когда произойдет повышение МОМР в отдельной клетке, но если оно наступило, то через несколько минут завершается. Поэтому нецелесообразно исследовать повышение МОМР на клеточной популяции, и большая часть современных сведений об этом процессе получена на иозированных митохондриях или на одиночных клетках.
Рисунок ниже иллюстрирует выход цитохрома с (область, флуоресцирующая зеленым цветом) из митохондрий (флуоресцируют красным).
Сигнал индукции апоптоза запускает серию процессов с участием семейства белков Bcl-2, которые функционируют как ингибиторы (антиапоптотические белки) или промоторы апоптоза (проапоптотические белки).
В результате, происходит активация проапоптотических мультидоменных белков семейства BcL-2, и во всех митохондриях клетки увеличивается проницаемость наружных мембран.
При нарушении проницаемости наружной мембраны митохондрий (МОМР) белки, содержащиеся в межмембранном пространстве, включая цитохром с, диффундируют в цитозоль.
Цитохром активирует APAF-1. При этом активируется инициаторная каспаза-9, которая расщепляет и активирует эффекторные каспазы, вызывая апоптоз.
Для идентификации митохондрий клетки, экспрессирующие цитохром с в комплексе с зеленым флуоресцирующим белком (цитохром c-GFP),
были прокрашены тетраметилродаминэтиловым эфиром (красная флуоресценция) (фотография слева).
После индукции апоптоза из митохондрий в цитозоль внезапно начал выходить цитохром c-GFP (фотография справа сделана через несколько часов после индукции).
Подтверждение активации каспаз было получено через несколько минут.
