Циркадные часы задают ритм энергетическим станциям клеток

Генетически контролируемые часы работают в различных органах (печень, почки, сердце), инициируя метаболические процессы в оптимальное время суток. Митохондрии, производящие энергию, играют в этом ключевую роль, но механизм регуляции их работы 24-часовым ритмом был неясен.

Митохондрии в клетках образуют динамичную сеть, способную адаптироваться: органеллы сливаются и снова делятся. Нарушение этого цикла «деления-слияния» ведёт к проблемам со здоровьем. Исследователи изучили взаимодействие митохондриальной сети с биологическими часами, используя in vitro модели, а также мышей с нарушенными часами или с нарушенным делением митохондрий.

Результаты показывают, что цикл «деления-слияния» митохондрий контролируется белком деления Drp1, который, в свою очередь, синхронизируется внутренними биологическими часами. Этот ритм определяет, когда и сколько энергии могут поставить митохондрии.

«Время суток определяет архитектуру митохондриальной сети, а это, в свою очередь, влияет на энергетическую мощность клеток», — поясняет руководитель исследования профессор Анна Экерт.

Также было показано, что при нарушении циркадных часов митохондриальная сеть теряет ритм, что снижает выработку энергии в клетках. Аналогично, фармакологическое или генетическое нарушение работы белка Drp1 расстраивает ритм производства энергии, что, в свою очередь, влияет на ритм самих часов.

Эти открытия могут быть использованы при разработке новых терапевтических подходов, например, для болезней, характеризующихся нарушением циркадных ритмов и функции митохондрий, таких как болезнь Альцгеймера.