Новий вид програмованої клітинної смерті включається через надлишок міді.
Клітини помирають різними способами, і найпростішою - коли клітину щось пошкоджує фізично, наприклад, на неї щось сильно тисне, або ж вона замерзла і кристали льоду розірвали зовнішню мембрану і пошкодили весь внутрішній пристрій. Але крім такої незапланованої і некерованої загибелі від раптових обставин є ще так звана програмована смерть. Точніше, програмовані смерті, тому що їх багато різних видів. Вони включаються, коли в клітці накопичується багато дефектів: наприклад, це можуть бути мутації в ДНК, або хімічні пошкодження мембран, або відкладення токсичних білків, або бактерії з вірусами, що проникли всередину. Інколи програмовану смерть запускають зовнішні сигнали від інших клітин - наприклад, коли імунітет командує померти зараженим або раковим клітинам, або коли в ембріоні відбуваються перебудови органів і тканин.
Сенс програмованої смерті в тому, щоб померти з найменшими втратами для оточуючих (хоча так виходить не завжди). Кожна програма - це ланцюжок молекулярних сигналів, які починаються з певного приводу і які в підсумку активують ті чи інші руйнівні механізми. З програмованих смертей ми найчастіше чуємо про апоптоз, але є ще піроптоз, ферроптоз (де одна з головних ролей належить іонам заліза), загибель з використанням аутофагії тощо. У недавній статті в Science співробітники Броудівського інституту описують ще один тип керованої клітинної смерті - купроптоз, в якій, як можна зрозуміти за назвою, бере активну участь мідь.
Кілька років тому дослідники помітили, що деякі ракові клітини гинуть, коли вони починають отримувати багато міді. Те, що це абсолютно особлива смерть, вдалося показати, заблокувавши механізми інших типів самознищення; крім того, нова смерть явно залежала від молекул-переносників, що транспортують мідь всередину клітини. Подальші експерименти дозволили з'ясувати, що від міді гинуть ті клітини, які більшою мірою залежать від мітохондрій як джерела енергії. Як відомо, коли клітина розщеплює цукру, щоб отримати з них енергію, це проходить у два етапи: безкислородний, що протікає в цитоплазмі, і кисневий етап, який йде в мітохондріях. Безкислородні реакції (або реакції гліколізу) дають порівняно мало енергії, але деяким клітинам її достатньо, особливо, якщо вони вміють простимулювати гліколіз. Відомо, зокрема, що багато ракових клітин схильні отримувати енергію саме таким способом. Кисневий же спосіб називається ще клітинним диханням, і він набагато складніше влаштований - власне, не дарма для нього в клітці виділені спеціальні органели мітохондрії.
Клітини, які отримують енергію від мітохондрій, в тисячу разів більш чутливі до надлишку міді, ніж ті, які можуть сидіти на гліколізі. Іони міді, проникаючи в мітохондрії, зв'язуються з деякими білками, модифікованими жирними кислотами. З міддю ці білки починають злипатися, формуючи білкові відкладення, токсичні для клітини. Крім того, іони міді взаємодіють зі з'єднаннями заліза і сірки, які необхідні багатьом ферментам. У результаті ферменти перестають працювати, і у клітини з'являється додатковий привід померти.
Можливо, що препарати, що стимулюють купроптоз, можуть стати ефективними ліками проти деяких видів раку (саме проти деяких - далеко не всі злоякісні клітини досить чутливі до іонів міді). Крім того, деякі окремі ознаки «мідної смерті» є і у бактерій з дріжджами, так що купроптоз потенційно можна використовувати і для боротьби з патогенними мікробами.