Как клетки узнают, что пора заменить свои «батарейки» — митохондрии

Исследователи из Университета Торонто обнаружили, как запускается процесс обновления митохондрий — критически важная функция клетки.

Митохондрии подобны батарейкам организма. Они жизненно важны для выработки энергии и регуляции работы почти всех типов клеток. Как и батарейки, митохондрии необходимо заменять, когда они «садятся». Если этот процесс обновления (митофагия) нарушается, клетки испытывают стресс и могут погибнуть. Здоровые митохондрии особенно важны для энергозатратных органов, таких как мозг и мышцы. Сбои в их деградации наблюдаются при многих нейродегенеративных заболеваниях, включая болезнь Паркинсона.

Новое исследование профессора Стивена Жирардена и постдока Сэмюэла Киллаки показывает, что ключевым сигналом для удаления митохондрии является сбой импорта в неё определённых ядерно-кодируемых белков.

Открытие механизма

• Ранее считалось, что главным сигналом для митофагии является деполяризация — потеря электрического потенциала на внутренней мембране митохондрии.
• Работа Жирардена и Киллаки показала, что деполяризация — это вышестоящая причина, которая приводит к ограничению импорта белков.
• Клетка получает сигнал о неисправности, когда в митохондрию не может попасть специфический митохондриальный Nod-подобный рецептор NLRX1. Это и становится «командой» уничтожить митохондрию.

«Мы сделали шаг назад и соединили точки в научной литературе, что помогло нам определить, что нарушенный импорт белков был общим знаменателем для многих митохондриальных стрессоров, запускающих митофагию», — поясняет Киллаки.

Значение и перспективы

Открытие, опубликованное в Molecular Cell, открывает новые пути для исследований болезней, связанных с потерей стабильности митохондрий. Оно может иметь значение:

• Для нейродегенеративных заболеваний (терапевтическая польза от регулирования эффективности импорта белков).
• Для функции мышц (роль митофагии, управляемой NLRX1, в выносливости, что важно при атрофии мышц).

Этот результат — итог 15 лет фундаментальных исследований. «Я люблю фундаментальные вопросы. Что будет дальше с этими знаниями — вопрос физиологии, трансляционной медицины или разработки лекарств. Теперь пора передать эстафету другим», — говорит Жирарден.