Разработан инструмент, позволяющий управлять кислотно-щелочным балансом клеток

МОСКВА, 7 августа. /ТАСС/. Биологи из России разработали оптогенетический инструмент, позволяющий гибким образом управлять кислотно-щелочным балансом внутри живых клеток. Опыты с этим инструментом помогли ученым раскрыть один из возможных механизмов гибели клеток при нарушении баланса, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.

"Мы показали, что длительное оптогенетическое защелачивание содержимого клетки приводит к своеобразному "кислородному взрыву", формированию активных форм кислорода. Это может быть одним из механизмов, запускающих клеточную гибель при повышении рН содержимого клетки", - пояснила старший научный сотрудник МФТИ Анастасия Власова, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.

Как объясняют Власова и другие ученые, в здоровых клетках тела человека и других живых существ поддерживается строгий кислотно-щелочной баланс, который при этом может существенным образом отличаться для разных клеточных органелл. Его смещение в сторону низкого кислотного pH или высокого щелочного pH вызывает серьезные нарушения в жизнедеятельности клеток, что часто происходит в результате патологических изменений при развитии болезней.

Российские ученые разработали новый инструмент для изучения влияния кислотности среды на жизнедеятельность клетки и раскрытия механизмов развития подобных отклонений. Он построен на базе оптогенетики - подхода, позволяющего управлять поведением клеток и процессами внутри них при помощи светочувствительных белков-родопсинов, источником которых обычно выступают микробы. Эти молекулы сейчас широко используются для манипуляций работой нейронов спинного и головного мозга.

Власова и другие исследователи встроили одну из подобных молекул, микробный протонный насос Arch3, в мембраны человеческих клеток, что позволяет гибко управлять уровнем кислотности внутри них при помощи вспышек света. Они заставляют белок Arch3 "выкачивать" из клетки лишние протоны, что ведет к повышению уровня pH и формированию более щелочной среды внутри облучаемых клеток.

Данный процесс, как обнаружили ученые, ведет к резкому ускорению формирования перекиси водорода внутри митохондрий, главных клеточных "энергостанций", чье накопление внутри этих органелл со временем запускает механизм самоуничтожения клетки. Последующее изучение процесса формирования молекул этого оксиданта поможет ученым понять, как именно он способствует гибели клеток, что важно для раскрытия внутриклеточных механизмов развития многих болезней, связанных с нарушением кислотно-щелочного баланса.