Новые данные о динамике митохондриальных нуклеоидов

Митохондрии — важные клеточные структуры, жизненно необходимые для выработки энергии. Они динамичны, то есть постоянно сливаются и разделяются. Митохондрии содержат небольшое количество генетической информации, известной как митохондриальная ДНК (мтДНК). МтДНК организована в точечные структуры, называемые нуклеоидами, которые также перемещаются внутри митохондрий.

Механизм распределения мтДНК был не до конца ясен, но теперь исследовательская группа под руководством Университета Осаки определила молекулу ATAD3A, которая необходима для движения нуклеоидов и может быть потенциальной терапевтической мишенью для лечения митохондриальных заболеваний.

Ранее команда показала, что движение нуклеоидов связано с делением (fission) митохондрий. Однако механизмы и функция этого движения были неясны. Поэтому исследователи изучили роль ATAD3A в движении нуклеоидов из-за её ранее установленной связи с формированием нуклеоидов.

В исследовании, недавно опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, учёные показали, что ATAD3A, закреплённая на внутренней мембране митохондрий, опосредует взаимодействие нуклеоидов мтДНК (находящихся внутри митохондрий) с факторами, участвующими в делении митохондрий (находящимися на внешней мембране).

Они продемонстрировали, что ATAD3A необходима для активного движения нуклеоидов мтДНК внутри митохондрий — процесса, называемого трафикингом нуклеоидов. Также было показано, что в клетках, лишённых митохондриального деления, нуклеоиды аномально кластеризуются. Вместе митохондриальное деление и трафикинг нуклеоидов определяют размер, количество и распределение нуклеоидов внутри митохондрий.

Распределение нуклеоидов по всей митохондриальной сети активирует экспрессию мтДНК и увеличивает образование комплекса дыхательной цепи — группы из нескольких белков, необходимых для производства энергии в клетках. Правильное распределение нуклеоидов мтДНК является ключевым для эффективного производства энергии.

«Регуляция динамики нуклеоидов имеет решающее значение для поддержания комплексов дыхательной цепи на внутренней мембране митохондрий, — объясняет ведущий автор Такая Исихара. — Это первое сообщение о роли ATAD3A в динамике митохондриальных нуклеоидов».

Разработка методов изменения движения мтДНК может в будущем помочь регулировать функцию митохондрий. «Трафикинг нуклеоидов может представлять новую терапевтическую мишень для предотвращения митохондриальной дисфункции при различных заболеваниях человека», — объясняет старший автор Наотада Исихара.

Таким образом, эта работа не только расширяет наши знания о регуляторных процессах в митохондриях, но и открывает возможности для разработки будущих методов терапии против аномального функционирования митохондрий.