Расщепление белка cFLIP предотвращает гибель клеток при вирусной инфекции и повреждении тканей

Международная группа ученых опубликовала исследование в журнале Science Advances, посвященное роли белка cFLIP в подавлении клеточной гибели при вирусных инфекциях и ранении. FLICE-подобный ингибиторный белок (cFLIP) является одним из главных антиапоптотических белков, сдерживающих клеточную гибель, и представляет собой субстрат каспазы 8, протеолитического фермента, участвующего в апоптозе. До сих пор была неизвестна функция cFLIP как субстрата каспазы 8. Новое исследование проливает свет на этот вопрос: каспаза 8 расщепляет cFLIP по аспарагиновой кислоте в 377 положении, что дестабилизирует каскад проапоптотических реакций и блокирует TNF-опосредованный апоптоз. Замена аспарагиновой кислоты в 377 положении на аланин снижала способность клеток противостоять клеточной гибели, вызванной цитокинами.

Фактор некроза опухоли (TNF) представляет собой провоспалительный цитокин, который вырабатывается в ответ на широкий спектр стрессоров, включая вирусные инфекции и ранения, и может инициировать процессы репарации через экспрессию провоспалительных генов или гибель клеток. В результате связывания TNF с рецептором TNFR1 на мембране клетки образуется белковый комплекс, стимулирующий воспаление. Если реакции фосфорилирования или убиквитинирования при комплексообразовании нарушаются, то образуется цитоплазматическая форма комплекса, приводящая к апоптозу или некроптозу. Исследование показало, что связываясь с каспазой 8, входящей в состав этого комплекса, белок cFLIP блокирует клеточную гибель, вызванную цитокинами, в том числе TNF.

Исследование проводили на мышиных клетках in vitro и in vivo на мышах с мутацией D377A, то есть с заменой аспарагиновой кислоты в положении 377 на аланин в белке cFLIP. В результате каспаза 8 теряла способность расщеплять этот белок, что приводило к дестабилизации каскада провоспалительных реакций, вызываемых цитокинами, и запуску клеточной гибели при индукции TNF-опосредованного апоптоза и некроптоза.

У мышей с мутацией D377A, инфицированных SARS-CoV, в больших количествах выделялись цитокины, в том числе TNF и IFN-γ (интерферон гамма), вызывая так называемый «цитокиновый шторм». Наличие мутации в белке cFLIP повышало чувствительность клеток легких к цитокинам, запускающим реакции клеточной гибели, что приводило к разрушению ткани легких и летальному исходу для животных. У мышей дикого типа немутантный белок cFLIP расщеплялся каспазой 8, что подавляло каскады апоптоза и некроптоза и провоцировало воспаление. При этом титры вируса и цитокинов в легких были одинаковыми как у мутантных животных, так и у мышей дикого типа. Таким образом, белок cFLIP играет важную роль в сохранении целостности тканей при вирусных заболеваниях.

Роль белка cFLIP в заживлении ран была изучена на тех же мышиных моделях с мутацией D377A. Известно, что в заживлении ран участвуют TNF и каспаза 8, обеспечивающие нормальное восстановление тканей. Синтез белка cFLIP, нерасщепляемого каспазой, повышал чувствительность клеток к гибели и препятствовал нормальному заживлению ран. При этом наблюдалось более медленное образование грануляционной (молодой соединительной) ткани и рубцов.

Чтобы лучше понять биологическую роль мутации D377A in vivo, авторы скрещивали мышей с мутацией в cFLIP с мышами Sharpin^cpdm, у которых инактивирующая мутация белка Sharpin вызывает TNF-зависимый системный воспалительный синдром, опосредованный гибелью клеток. В первые недели после рождения у потомства этих мышей наблюдали повышенный уровень гибели клеток в коже, селезенке и кишечнике. Кроме того, у них развивался дерматит значительно раньше, чем у родителей с мутацией Sharpin^cpdm.

Таким образом, в исследовании была показана роль белка cFLIP в клеточной гибели, индуцируемой цитокинами. Этот белок сдерживает процессы апоптоза и некроптоза, предотвращая разрушение тканей через связывание с каспазой 8, которая его расщепляет. Точечная замена аминокислоты, по которой идет расщепление, приводит к гиперактивации процессов клеточной гибели, что нарушает заживление ран и вызывает летальные повреждения тканей легких при вирусной инфекции, вызванной SARS-CoV.

Предложен механизм гем-ассоциированной клеточной гибели при воспалении