Новая технология позволяет изменять производство белков в митохондриях живых клеток

Митохондрии производят основную энергетическую "валюту" организма — аденозинтрифосфат (АТФ). Этот процесс происходит в дыхательной цепи, состоящей из множества белков. Сбои в её работе приводят к серьёзным, часто фатальным заболеваниям, поражающим скелетные мышцы, нервные клетки и сердце.

За производство 13 ключевых белков дыхательной цепи отвечает собственная генетическая информация митохондрий — митохондриальная ДНК (мтДНК). Многие наследственные митохондриальные болезни вызваны дефектами в мтДНК, которые нарушают энергоснабжение клетки. Однако до сих пор не было технологий, позволяющих целенаправленно влиять на производство белков внутри митохондрий.

Исследователи под руководством профессора доктора Петера Релинга из Университетского медицинского центра Гёттингена (UMG) разработали новую технологию, преодолевающую этот барьер. Результаты опубликованы в журнале Science.

Суть метода

Существующие методы, такие как CRISPR, не работают в митохондриях, так как их мембрана является непреодолимым барьером для "генетических ножниц".

Новая технология использует химически модифицированный небольшой белковый фрагмент — химеру. Он содержит "почтовый индекс", позволяющий ему проникнуть в митохондрии. Попав внутрь, химера специфически вмешивается в процесс производства белка.

Химера сконструирована так, чтобы целенаправленно связываться с "чертежом" (копией мтДНК) выбранного белка. Это блокирует дальнейшие шаги производства функционального белка. Таким образом можно исследовать, как меняется метаболизм клетки, когда определённые белки перестают производиться.

Значение технологии

Метод уже успешно применён в митохондриях клеток сердечной мышцы и печени.

"С помощью новой технологии впервые можно исследовать, как клетки реагируют на очень специфические нарушения в производстве белка", — говорит доктор Луис Даниэль Крус-Сарагоса, первый автор исследования.

Это открывает совершенно новые возможности для понимания механизмов развития митохондриальных болезней и создания на этой основе новых методов терапии.