Как митохондрии зовут на помощь при стрессе
Согласно эндосимбиотической теории, митохондрии — это бывшие бактерии, которые стали энергетическими станциями клетки, сохранив часть собственной ДНК. Исследователи из Университета Гёте во Франкфурте под руководством доктора Кристиана Мюнха выяснили, как митохондрия подаёт сигнал клетке при стрессе, вызванном накоплением неправильно свёрнутых белков. Такое состояние может возникать из-за инфекций, воспалений, генетических нарушений, дефицита питательных веществ или токсинов.
Последствия стресса и защитный ответ
Неправильно свёрнутые белки в митохондрии могут:
- Нарушать производство энергии (АТФ).
- Увеличивать количество активных форм кислорода, повреждающих митохондриальную ДНК.
- Дестабилизировать мембраны, запуская апоптоз (самоуничтожение клетки).
В ответ митохондрия пытается усилить производство шаперонов (помощников в сворачивании белков) и систем деградации белков.
Механизм сигнала тревоги
Используя методы анализа транскриптома и отслеживая взаимодействия белков, учёные обнаружили, что при стрессе митохондрия посылает клетке два химических сигнала:
- Высвобождает реактивные кислородные соединения.
- Блокирует импорт белков-предшественников, которые должны сворачиваться внутри неё, что приводит к накоплению этих предшественников снаружи.
Передача сигнала в ядро клетки
- Реактивные формы кислорода химически модифицируют белок DNAJA1 в клетке.
- Модифицированный DNAJA1 начинает активно связываться с шапероном HSP70, заставляя его работать с накопившимися из-за блокады импорта неправильно свёрнутыми белками-предшественниками.
- Из-за этого HSP70 меньше взаимодействует со своим обычным партнёром — фактором транскрипции HSF1.
- Освобождённый HSF1 перемещается в ядро клетки и запускает экспрессию генов, активирующих защитный механизм для помощи митохондрии.
Заключение
Как отмечает Кристиан Мюнх, открытие показывает, как два митохондриальных сигнала стресса объединяются в один в клетке, а стрессовые пути клетки и митохондрии элегантно сцеплены друг с другом, «как шестерёнки в часовом механизме». Исследование опубликовано в журнале Nature.