Редактирование генов проливает свет на то, как митохондрии управляют аутофагией

Аутофагия — это процесс, при котором клетки переваривают и обновляют свои внутренние структуры, перерабатывая повреждённые или нефункционирующие белки и органеллы. Используя эти базовые молекулы повторно, клетка получает энергию и ресурсы для поддержания баланса. Нарушение аутофагии связано с процессами старения, потерей мышечной массы (саркопенией) и метаболическими заболеваниями, такими как ожирение и диабет. Восстановление её функции может стать перспективным подходом для улучшения здоровья.

Команда под руководством докторов Антонио Сорсано и Саски Ивановой из IRB Barcelona опубликовала в журнале Autophagy исследование, раскрывающее связь белков MFN1 и MFN2 с аутофагией. Работа детализирует, как клетки перерабатывают свои компоненты для поддержания оптимального метаболизма, и даёт представление о потенциальных стратегиях борьбы со старением клеток и метаболическими нарушениями.

«То, что эти митохондриальные белки регулируют столь важные процессы переработки, помогает понять, почему их модификация может приводить к саркопении и другим возрастным проблемам», — поясняет доктор Сорсано. — «Если бы мы могли создать молекулы, регулирующие эти взаимодействия, мы смогли бы предотвращать или обращать вспять клеточные изменения, связанные со старением и метаболическими расстройствами».

Редактирование генов CRISPR-Cas9

Инновационной частью исследования стала методология: команда использовала редактирование генов CRISPR-Cas9 для мечения белков MFN1 и MFN2 внутри клетки, не прибегая к искусственной сверхэкспрессии. Этот подход позволил изучать митофузины в условиях, максимально приближённых к естественным.

«Мы пометили эти белки, не изменяя их и не заставляя клетку производить их в избытке, что позволило лучше понять их истинную роль в клеточной переработке», — говорит первый автор исследования доктор Исабель Гордалиса-Алагуэро.

Этот метод позволил получить более точные данные о том, как взаимодействия MFN1 и MFN2 меняются в ответ на различные условия питания, включая экстремальное голодание. Результаты дают лучшее понимание механизмов, регулирующих клеточный энергетический баланс — ключевую основу здорового метаболизма.

Последствия и будущие направления исследований

Помимо углубления понимания клеточного метаболизма, эти открытия прокладывают путь для потенциальных терапевтических применений. Регулирование аутофагии с помощью специфических препаратов или соединений может иметь значение для лечения метаболических заболеваний, таких как ожирение и диабет 2-го типа, которые связаны с дисбалансом в производстве и деградации липидов и белков. Кроме того, улучшение функции аутофагии может замедлить клеточное старение, сохраняя качество органелл и предотвращая саркопению и другие возрастные состояния.

«Следующим шагом будет определение конкретных областей митофузинов, которые необходимы для этих новых взаимодействий, с целью создания молекул, имитирующих или блокирующих их при необходимости», — добавляет доктор Иванова. Используя модели животных, команда также планирует изучить, как регуляция аутофагии влияет на долгосрочный клеточный энергетический баланс.