Механизм самосохранения митохондрий
Митохондрии, энергетические станции клетки, преобразуют питательные вещества в энергию. Помимо энергии, они также производят активные формы кислорода (АФК) — побочные молекулы, которые помогают в коммуникации между клеточными компонентами. Однако при избыточном производстве АФК повреждают ДНК и нарушают работу клетки. Международная группа исследователей раскрыла, как митохондрии контролируют выработку АФК.
Результаты были опубликованы 30 июня в журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology.
«Избыточное образование АФК в митохондриях повреждает их и снижает функцию клетки, поэтому механизм контроля их производства критически важен», — заявил ведущий автор Ёсихиро Ота, доцент кафедры биотехнологии и наук о жизни Токийского университета сельского хозяйства и технологий. — «В этом исследовании мы обнаружили, что у митохондрий есть механизм для спонтанного предотвращения избыточной выработки АФК».
Митохондрии имеют двойную мембрану. Протоны перемещаются извне во внутренний матрикс с помощью фермента, ответственного за преобразование энергии. Однако митохондрии также могут спонтанно и временно поглощать протоны через другой белок в процессе, называемом спонтанной транзиторной деполяризацией.
«Спонтанные колебания митохондриального мембранного потенциала — это физиологические явления, наблюдаемые в клетках от растений до млекопитающих», — сказал Ота. — «Мы исследовали, как возникает это спонтанное колебание и для чего оно полезно».
Исследователи обнаружили, что повышение pH матрикса от нейтрального до щелочного значительно увеличивало производство АФК. Также они выяснили, что ингибирование спонтанной деполяризации повышало как pH матрикса, так и уровень АФК.
«Спонтанная транзиторная деполяризация может снижать выработку АФК в митохондриях, препятствуя устойчивому повышению pH матрикса», — пояснил Ота. — «Это первое исследование, предполагающее связь между спонтанной транзиторной деполяризацией и производством АФК».
Хотя механизм контроля выработки АФК полностью не раскрыт, исследователи предложили модель. Согласно ей, спонтанная транзиторная деполяризация возникает, когда повышенный pH матрикса способствует перемещению большего количества протонов извне в матрикс.
В дальнейшем учёные планируют изучить механизм глубже, чтобы понять не только как митохондрии предотвращают перепроизводство АФК, но и может ли обнаружение спонтанных колебаний в митохондриях указывать на состояние окислительного стресса и повреждения клеток.