Баланс липидов и рециклинг для предотвращения "расплавления" митохондрий

Митохондрии вырабатывают химическую энергию и влияют на метаболические пути, поддерживающие здоровье клеток и тканей. Повреждение этих многофункциональных "электростанций" способствует гибели клеток и развитию болезней.

Чтобы предотвратить "расплавление" митохондрий, клетки разрушают дефектные митохондрии с помощью специализированного процесса рециклинга — митофагии. Она связана со многими заболеваниями и является важной фармакологической мишенью для нейродегенеративных расстройств, таких как болезнь Паркинсона.

Неожиданные данные о метаболизме, митофагии и движении

Международная группа исследователей изучила терапевтическую молекулу, используемую для стимуляции высокого уровня митофагии, и обнаружила, что многие метаболические пути, связанные с липидами, быстро "перестраиваются" до начала рециклинга митохондрий. Результаты опубликованы в The EMBO Journal.

"Неожиданно активировался белок DGAT1, чтобы генерировать специализированные структуры — липидные капли, обычно используемые для хранения жира. Нарушив активность DGAT, мы наблюдали исчезновение липидных капель, снижение рециклинга митохондрий, и клетки становились более уязвимы к стрессу и гибели", — говорит руководитель исследования, доцент Томас МакУильямс.

Примечательно, что когда ген DGAT1 был отключен в мозге модельных мух, и митофагия, и двигательная функция животных были серьезно нарушены.

Открытие, связанное с железом

Исследование также дает неожиданные данные о железе — важнейшем кофакторе для жизни. Используемая для индукции митофагии терапевтическая молекула является хелатором, мощным препаратом, истощающим клеточное железо. Ученые обнаружили удивительно быстрые эффекты его истощения на клеточный метаболизм.

"Гомеостаз железа представляет собой древнюю функцию митохондриальной сети, и его истощение через много часов способствует рециклингу митохондрий. Постдок Мэйв Лонг провела в моей лаборатории серию амбициозных экспериментов, профилируя человеческие клетки уже через минуты после воздействия деферипрона. Наши коллабораторы затем выявили очень динамичные изменения в метаболизме, предшествующие митофагии. Это заставило нас детально изучить перекрестное взаимодействие липидов", — поясняет МакУильямс.

О факторах, регулирующих физиологическую митофагию, известно мало, и эта работа открывает новые пути для воздействия на этот процесс.

"Дефектный рециклинг митохондрий проблематичен для типов клеток с очень долгим сроком жизни, таких как нейроны в мозге. Нейродегенеративная патология часто прогрессирует в течение многих лет. Когда митофагия нарушена, разумно предположить, что клетки могут адаптироваться и использовать дополнительные стратегии, чтобы выжить. Нужно еще много работы, но это неожиданное и захватывающее открытие".