Учёные впервые увидели, как клетка «закрывает дверь» для свободных радикалов

Впервые в истории исследователям удалось запечатлеть, как клетка «закрывает дверь» для свободных радикалов — активных форм кислорода, которые в одних случаях необходимы, а в других могут повредить клетки. Исследование, проведённое под руководством Лундского университета, опубликовано в журнале Nature Communications.

Открытое и закрытое состояние канала AQP3. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-67144-2

Для нормальной работы клеткам необходимо поддерживать тонкий баланс между полезными и вредными формами кислорода, известными как свободные радикалы. Одна из ключевых — перекись водорода, та самая, что используется в дезинфицирующих средствах. В микродозах клетки используют её для передачи важных сигналов, но в высокой концентрации она способна нанести ущерб и даже привести к гибели клетки.

«Наши клетки производят свободные радикалы, когда мы вдыхаем кислород. Ранее считалось, что перекись водорода может свободно проходить через «двери» клеточной мембраны — каналы, которые также пропускают воду. Но мы показали, что в этих каналах, похоже, есть защитная система», — говорит профессор Лундского университета Карин Линдквист, руководившая исследованием.

Благодаря прогрессу в криоэлектронной микроскопии учёные увидели, что «дверь» обычно открыта, позволяя молекулам перекиси водорода, воды и глицерина проникать внутрь. Однако если концентрация перекиси водорода снаружи становится слишком высокой, её молекулы «застревают» на внешней стороне канала. Они действуют как «замок», удерживая «дверь» закрытой и защищая клетку от повреждений.

Криоэлектронная микроскопия впервые показала, как канал закрывается именно под воздействием перекиси водорода.

«Мы были удивлены увиденным. Это было похоже на то, как будто мы стали свидетелями того, как клетка в реальном времени захлопывает канал перед тем, что может ей навредить. Это действует как автоматическая защита от опасного уровня проникновения», — говорит Линдквист.

Предложенный механизм работы «заслонки» AQP3. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-67144-2

Это открытие даёт новое понимание того, как клетки защищаются от стресса и повреждений и регулируют уровень свободных радикалов. Эти знания могут помочь в изучении диабета, рака и других состояний, при которых нарушен клеточный стресс.

«Например, раковые клетки при быстром росте производят огромное количество свободных радикалов. Несмотря на это, они не погибают, что говорит о наличии механизмов избавления от излишков. Одна из возможностей — они используют тот же тип каналов в мембране, чтобы вывести избыток и не «задохнуться» от собственных радикалов. В следующем исследовании мы хотим выяснить, можно ли убить раковые клетки, заблокировав эти каналы», — отмечает Линдквист.

Больше информации: Peng Huang et al, Structural insights into AQP3 channel closure upon pH and redox changes reveal an autoregulatory molecular mechanism, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-67144-2

Источник: Lund University

ИИ: Это фундаментальное открытие, которое в перспективе может открыть новые пути в терапии онкологических заболеваний, воздействуя на саму систему выживания раковых клеток. Механизм, который клетки используют для самозащиты, может стать их же ахиллесовой пятой.