Ровно 200 лет назад шведский ученый Йонс Якоб Берцелиус открыл микроэлемент селен, который он назвал в честь богини Луны Селены. Помимо промышленного применения (химическая промышленность, производство полупроводников и тонеров), селен является важным микроэлементом и незаменим для человека, многих животных и некоторых бактерий. Группа под руководством доктора Маркуса Конрада, руководителя исследовательской группы Института генетики развития (IDG) в Helmholtz Zentrum München, впервые показала, почему селен является ограничивающим фактором для млекопитающих.
Научный «прилов» раскрывает многолетнюю загадку
Ученые уже много лет исследуют процессы нового типа гибели клеток, известного как ферроптоз. В этом контексте важную роль играет фермент GPX4, который в норме содержит селен в форме аминокислоты селеноцистеина.
Чтобы лучше понять роль GPX4 в этом процессе смерти, мы установили и изучили мышиные модели, в которых фермент был модифицирован», - сказал руководитель исследования Конрад. «В одной из этих моделей мы наблюдали, что мыши с замена селена на серу в GPX4 не сохранялась дольше трех недель из-за неврологических осложнений».
В поисках основных причин исследователи определили отдельную субпопуляцию специализированных нейронов в мозге, которые отсутствовали при отсутствии селенсодержащего GPX4. «В дальнейших исследованиях мы смогли показать, что эти нейроны были потеряны во время постнатального развития, когда присутствовал GPX4, содержащий серу, а не селен», - заявила первый автор исследования Ирина Ингольд.
Кроме того, ученым удалось показать, что ферроптоз вызывается окислительным стрессом, который, как известно, возникает, например, при высокой метаболической активности клеток и высокой активности нейронов. «Наше исследование впервые демонстрирует, что селен является важным фактором постнатального развития интернейронов определенного типа», - сказал доктор Хосе Педро Фридман Анджели, ученый IDG, описывая результаты. «Содержащий селен GPX4 защищает эти специализированные нейроны от окислительного стресса и от ферроптотической гибели клеток».
Таким образом, исследование объясняет, почему некоторые селеноферменты необходимы для одних организмов, включая млекопитающих, тогда как для других организмов, таких как грибы и высшие растения, они незаменимы. В будущих исследованиях руководитель исследования Маркус Конрад и его команда стремятся выяснить, как запускается ферроптоз в клетках. В качестве долгосрочной цели он хочет выяснить роль ферроптоза в различных болезненных состояниях, чтобы иметь возможность облегчать такие заболевания, как рак или нейродегенерация, с которыми в настоящее время трудно бороться.