Зачем селен нейронам?

30.12.2017

Ровно двести лет назад Йенс Якоб Берцелиус, великий шведский химик, открыл химический элемент селен, назвав его в честь богини Луны. Достаточно давно науке известно, что селен необходим – в небольших количествах – для нормального развития человеческого организма. Новое исследование, опубликованное в Cell, показывает, что этот элемент необходим и для развития определенного типа нейронов в нашем мозге.

Селенсодержащие GPX4 защищают интернейроны от гибели.  Credit: Ingold et al., Cell.

Группа доктора Маркуса Конрада из Института генетики развития в Центре Гельмгольца в Мюнхене изучала специфический вид программируемой смерти клеток – ферроптоз. Такой вид гибели характерен для фибробластов и раковых клеток, он отличается железозависимым перекисным окислением липидов. В этом процессе важную роль имеет фермент GPX4, в котором фермент содержится в виде аминокислоты селеноцистеина.

Селеноцистеин

«Для того, чтобы лучше понимать роль GPX4 в ферроптозе, мы создали и изучали мышиные модели, в которых фермент был изменен, – говорит доктор Конрад. – В одной из этих моделей, в которых селеноцистеин был заменен на цистеин (селеноцистеин представляет собой аналог цистеина, но вместо группы SH в этой молекуле присутствует группа SeH – прим. Neuronovosti.Ru). Такие мыши не проживали дольше трех недель из-за неврологических осложнений».

Цистеин

В поисках причин этой странной патологии ученые обнаружили несколько субпопуляций специализированных нейронов в мозге мышей, которые отсутствовали, когда в организме не хватало селеносодержащих GPX4.

«В дальнейшем мы смогли показать, что эти нейроны были утеряны во время постнатального развития, когда вместо селеносодержащего GPX4 присутствовал серосодержащий», –  говорит Ирина Ингольд, первый автор статьи в Cell.

Кроме этого, авторы смогли показать, что ферроптоз запускается окислительным стрессом, который возникает, например, во время высокой метаболической активности клеток и во время высокой активности нейронов.

«Наше исследование впервые демонстрирует, что селен – это важный фактор постнатального развития определенных интернейронов. Селенсодержащий GPX4 защищает эти клетки от окислительного стресса и не дает погибнуть от ферроптоза», – говорит доктор Хосе Фридман Ангели, ученый из Института генетики развития, описывая свои результаты.

Таким образом, новое исследование показывает, почему селен очень важен для некоторых организмов, включая млекопитающих, в то время, как некоторые другие организмы – типа грибов и высших растений могут от него отказаться. В будущем группа Конрада намерена показать, как ферроптоз запускается в клетках. Быть может, это поможет лучше понять биохимию рака или нейродегенеративных заболеваний.

Текст: Алексей Паевский

“Selenium Utilization by GPX4 Is Required to Prevent Hydroperoxide-Induced Ferroptosis” by Irina Ingold, Carsten Berndt, Sabine Schmitt, Sebastian Doll, Gereon Poschmann, Katalin Buday, Antonella Roveri, Xiaoxiao Peng, Florencio Porto Freitas, Tobias Seibt, Lisa Mehr, Michaela Aichler, Axel Walch, Daniel Lamp, Martin Jastroch, Sayuri Miyamoto, Wolfgang Wurst, Fulvio Ursini, Elias S.J. Arnér, Noelia Fradejas-Villar, Ulrich Schweizer, Hans Zischka, José Pedro Friedmann Angeli, and Marcus Conrad in Cell. Published online December 28 2017 doi:10.1016/j.cell.2017.11.048

Читайте материалы нашего сайта в FacebookВКонтакте и канале в Telegram, а также следите за новыми картинками дня в Instagram.