МикроРНК регулируют образование митохондрий в клетках
Мышечным клеткам требуется много энергии, которую в основном поставляют митохондрии. Поэтому в них этих «электростанций» клетки больше, чем в других типах клеток с низким метаболизмом. Учёные из Института сердца и лёгких Общества Макса Планка обнаружили механизм, регулирующий развитие митохондрий в мышечных клетках, что делает возможной выносливость мышц.
Энергия поставляется клеткам двумя путями:
- Гликолиз — извлечение АТФ из глюкозы без кислорода, но с низкой эффективностью.
- Дыхательная цепь — более эффективное производство АТФ в митохондриях с потреблением кислорода.
Мышечные клетки из-за высокого спроса на энергию требуют особенно много митохондрий.
Как регулируется образование митохондрий
Учёные обнаружили, что ключевую роль в контроле образования митохондрий при дифференцировке мышечных стволовых клеток играют короткие некодирующие молекулы РНК — микроРНК, а также группа генов — мегагенных кластер Dlk1-Dio3.
- В стволовых клетках этот мегагенный кластер блокирует образование митохондрий, поддерживая баланс энергетического метаболизма.
- При дифференцировке в мышечные клетки энергопотребление резко меняется, и требуется быстро сформировать много митохондрий. Кластер Dlk1-Dio3 отключается.
Роль микроРНК miR-1 и miR-133a
Исследование показало, что параллельно с замедлением работы кластера Dlk1-Dio3 растёт активность двух микроРНК: miR-1 и miR-133a.
- Если «выключить» miR-1 и miR-133a в мышечных клетках, компоненты мегагенного кластера снова проявляют активность.
- В отсутствие этих микроРНК кластер остаётся активным, что приводит к снижению количества митохондриальных генов и появлению атипичных митохондрий.
Эксперименты на мышах с нокаутом генов для miR-1 и miR-133a подтвердили данные:
- В их мышечных клетках было значительно меньше митохондрий.
- При сохранении силы у них наблюдалась значительно сниженная выносливость.
Вывод
Для кратковременной мышечной активности энергия поставляется анаэробно путём гликолиза, а для длительной работы необходимы аэробные процессы и достаточное количество митохондрий.
Исследование показывает, что две микроРНК — miR-1 и miR-133a — деактивируют мегагенный кластер Dlk1-Dio3 во время образования мышечных клеток из стволовых, что делает возможным формирование большого числа митохондрий. Это важный вклад в понимание трансформации стволовых клеток в соматические.