Шаг к пониманию эволюции: Деление митохондрий консервативно у разных видов

Согласно теории эндосимбиоза, митохондрии — энергетические фабрики клетки — произошли от прокариотических бактерий. Биологи полагают, что общее происхождение объясняет, почему структура митохондрий «консервативна» у эукариот, то есть очень похожа у разных видов.

Однако точный механизм деления митохондрий оставался загадкой. Учёные из Токийского университета науки под руководством профессора Сатихиро Мацунаги решили выяснить, сохраняется ли этот механизм у разных видов, изучив красную водоросль — простейший эукариот с одной митохондрией.

Ключевой фермент и его мишень

Исследователи сосредоточились на ферменте Aurora киназе, которая активирует белки, участвующие в делении клетки, путём их фосфорилирования. С помощью иммуноблоттинга и киназных тестов они показали, что Aurora киназа красных водорослей фосфорилирует белок динамин, участвующий в делении митохондрий.

«Когда мы искали белки, фосфорилируемые Aurora киназой, мы с удивлением обнаружили динамин — белок, который сужает митохондрии и способствует их делению», — говорит профессор Мацунага.

С помощью масс-спектрометрических экспериментов учёные идентифицировали четыре конкретных сайта фосфорилирования динамина Aurora киназой.

Консервация механизма от водорослей до человека

Затем учёные проверили, работает ли аналогичный механизм у более развитых эукариот, например, у человека. Они использовали человеческую версию Aurora киназы и показали, что она также фосфорилирует человеческий динамин.

«С помощью биохимических in vitro тестов мы показали, что Aurora киназа фосфорилирует динамин в клетках человека. Другими словами, механизм, с помощью которого Aurora киназа фосфорилирует динамин в митохондриях, сохранился от примитивных водорослей до людей», — поясняет профессор Мацунага.

Значение открытия

Это первое исследование, которое не только выявило роль новой киназы в репликации митохондрий, но и показало, что этот процесс сходен у водорослей и человека. Это указывает на их общее эволюционное происхождение.

«Поскольку система деления митохондрий, обнаруженная у примитивных водорослей, может сохраняться у всех живых организмов, включая человека, развитие этого метода может облегчить управление клеточной активностью различных организмов по мере необходимости», — заключает профессор Мацунага.

Исследование опубликовано в журнале Communications Biology.