Как клетки ремонтируют свои митохондрии: открыта специализированная система утилизации
Повреждение генетического материала митохондрий — митохондриальной ДНК (мтДНК) — может приводить к болезням Паркинсона, Альцгеймера, боковому амиотрофическому склерозу (БАС), сердечно-сосудистым заболеваниям и диабету 2-го типа. Такие повреждения также ускоряют процесс старения. Однако клетки обычно способны выявлять и реагировать на подобные повреждения.
Учёные из Университетской клиники Дюссельдорфа и Генриха Гейне (HHU) в сотрудничестве с Кёльнским университетом и Центром молекулярной медицины Кёльна (CMMC) открыли механизм, который защищает и восстанавливает митохондрии. Исследовательская группа под руководством профессора Пла-Мартин из Института биохимии и молекулярной биологии I при HHU идентифицировала специализированную систему утилизации, которую клетки активируют при обнаружении повреждения мтДНК.
Согласно публикации в Science Advances, этот механизм опирается на белковый комплекс, известный как ретромер, и лизосомы — клеточные органеллы, содержащие пищеварительные ферменты. Эти особые клеточные компартменты действуют как центры переработки, устраняя повреждённый генетический материал.
Этот процесс — один из механизмов, предотвращающих накопление дефектной мтДНК, тем самым поддерживающих здоровье клеток и потенциально предотвращающих заболевания.
«Мы определили ранее неизвестный клеточный путь, который важен для здоровья митохондрий и, следовательно, для естественной защиты наших клеток», — объясняет профессор Пла-Мартин. «Понимая этот механизм, мы можем объяснить, как повреждение митохондрий может запускать такие болезни, как Паркинсон и Альцгеймер. Это, в свою очередь, может стать основой для разработки профилактических терапий».
В сотрудничестве с клеточным биологом доктором Парисой Какандж из Кёльнского университета, которая также является членом кластера передового опыта CEPLAS, профессор Пла-Мартин смогла подтвердить и расширить выводы, используя в качестве модельного организма плодовых мушек (Drosophila).
Доктор Какандж показала, что повреждённая митохондриальная ДНК устраняется гораздо быстрее, а функция митохондрий значительно улучшается, когда повышается активность ретромерного комплекса — в частности, белка VPS35.
Доктор Какандж заявила: «Использование Drosophila позволило нам подтвердить наши первоначальные выводы, сделанные на человеческих клетках, и продемонстрировать явные улучшения в состоянии митохондрий. Это открывает захватывающие возможности для терапевтических стратегий лечения митохондриальных заболеваний и возрастных патологий».