Как митохондрии делают разрез: когда и где делится энергостанция клетки

Митохондрии либо делятся пополам для размножения в клетке, либо отрезают свои концы, чтобы избавиться от повреждённого материала. Такой вывод сделали биофизики из EPFL в своём последнем исследовании, посвящённом делению митохондрий. Это серьёзный отход от классического объяснения жизненного цикла этого известного органоида — энергостанции клетки. Результаты опубликованы сегодня в Nature.

Регуляция деления митохондрий

Деление митохондрий важно для их пролиферации, что является основой клеточного роста. Однако было накоплено свидетельство, что деление — это также способ избавления от повреждённого материала.

Основной вопрос исследования: как митохондрии «понимают», когда размножаться, а когда деградировать? Как клетка регулирует эти две противоположные функции деления?

Наноразмерная микроскопия сверхвысокого разрешения

Благодаря собственному микроскопу сверхвысокого разрешения (iSIM) учёные смогли наблюдать множество отдельных митохондрий в живых клеточных линиях рака и кардиомиоцитах мыши во время деления. Это позволило с высокой точностью количественно определить положение деления и обнаружить признаки дисфункции с помощью флуоресцентных биосенсоров.

Были обнаружены два типа деления:

• Срединное деление — имеет весь классический молекулярный аппарат деления, описанный в учебниках.
• Периферическое деление — связано со стрессом и дисфункцией митохондрий, и меньшая дочерняя митохондрия впоследствии деградирует.

Результаты на кардиомиоцитах мыши

В кардиомиоцитах мыши два типа деления регулируются независимо, с использованием разных белков и механизмов.

• При стимуляции сильного сокращения клеток фармацевтическими средствами увеличивалась скорость периферического деления — чтобы избавиться от повреждённых митохондрий из-за стресса.
• При стимуляции пролиферации клеток наблюдалось больше срединных делений.

Значение для медицины

Такое регулирование деления митохондрий важно для понимания человеческих болезней, таких как нейродегенерация и сердечно-сосудистая дисфункция, которые связаны с гиперактивным делением митохондрий.

Идентификация белков, специфично вовлечённых либо в биогенез, либо в деградацию, теперь может предоставить более точные мишени для фармакологических подходов.