Белки митохондрий впервые точно идентифицированы

Митохондрии — ключевые компоненты наших клеток. В них происходят клеточное дыхание и контроль множества метаболических и сигнальных процессов. Для безупречного протекания биохимических реакций требуются сложные взаимодействия между специализированными белковыми молекулами. Однако до сих пор не было известно, сколько белков в клетках являются реальными компонентами митохондрий, поскольку технология для такой точной идентификации отсутствовала. Команда под руководством проф. д-ра Беттины Варшайд, проф. д-ра Нилса Видемана, проф. д-ра Николауса Пфаннера и проф. д-ра Клодин Крафт из кластера передовых исследований CIBSS (Центр интегративных исследований биологической сигнализации) Университета Фрайбурга, а также д-ра Свена Деннерляйна из Гёттингенского университета, использовала новые методы для успешного и точного изучения состава митохондрий человека. Их результаты опубликованы в Cell Metabolism.

Комбинация нескольких экспериментальных подходов

Ранее белки описывали как митохондриальные, если биохимические методы анализа обнаруживали их в очищенных митохондриях. Сегодня известно, что этот метод неточен. «Детектирующие системы стали настолько чувствительными, что большинство белков — независимо от их происхождения в клетке — обнаруживаются в очищенных митохондриях», — объясняет Видеман. Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи объединили несколько экспериментальных подходов. Они сравнили белковый состав высокоочищенных и менее очищенных митохондрий друг с другом, а также с данными по другим клеточным компонентам. В дальнейших экспериментах они блокировали транспорт белков изнутри клетки в митохондрии. Это позволило увидеть, какие белки обычно попадают в митохондрии таким путём. «Используя эти разные подходы, мы смогли идентифицировать 1134 белка, присутствующих в митохондриях, и фактически обнаружили это в нескольких независимых экспериментах и на разных типах человеческих клеток, что делает результаты очень надёжными», — объясняет Варшайд, чья команда идентифицировала ранее неизвестные компоненты митохондрий.

Изучение связей между заболеваниями сердечно-сосудистой и нервной систем

Чтобы определить функции ранее неизвестных белков, исследователи изучили их взаимодействия с другими белками внутри митохондрий. Это позволило им, например, описать белок, необходимый для сборки молекулярного аппарата клеточного дыхания. «Наш анализ таких свойств в контексте симптомов заболеваний показывает, например, что дефекты белков, жизненно важных для образования поставщика энергии АТФ, особенно часто влияют именно на сердечно-сосудистую систему», — объясняет Видеман. В целом, дефекты митохондриальных белков особенно часто приводят к заболеваниям сердечно-сосудистой и нервной систем. Новые результаты исследовательской группы позволят детально изучить эти взаимосвязи.