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.
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.
«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). Такие мыши не проживали дольше трех недель из-за неврологических осложнений».
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