Митохондрии используют новую систему саморемонта и рециклинга
Ученые из Детской больницы Торонто (SickKids) открыли новый механизм рециклинга, от которого зависят митохондрии — внутриклеточные структуры, выполняющие множество критически важных функций, включая выработку энергии.
Каждая митохондрия имеет две мембраны: внешнюю и внутреннюю. На внутренней мембране находятся складки — кристы, содержащие белки и молекулы, необходимые для производства энергии. Повреждение крист может негативно сказаться на всей клетке.
«Наше исследование впервые показывает, что митохондрии способны устранять локальное повреждение, удаляя поврежденные кристы, а затем нормально функционировать», — говорит доктор Никола Джонс, ведущий автор исследования, опубликованного в Nature.
Помимо поддержания здоровья митохондрий, этот механизм может стать будущей мишенью для диагностики и лечения состояний, характеризующихся митохондриальной дисфункцией: инфекций, жировой болезни печени, старения, нейродегенеративных заболеваний и рака.
Механизм митохондриального рециклинга
В клетках структуры, называемые лизосомами, действуют как центры переработки, способные переваривать различные виды молекулярного материала. С помощью современных микроскопов доктор Акрити Прашар обнаружила, что поврежденная криста митохондрии может выжиматься через ее внешнюю мембрану, чтобы лизосома напрямую поглотила и расщепила ее.
Исследователи назвали этот новый процесс образованием VDIM (vesicles derived from the inner mitochondrial membrane — везикулы, происходящие из внутренней митохондриальной мембраны). Удаляя поврежденные кристы через VDIM, клетки могут предотвратить распространение вреда на остальную часть митохондрии и всей клетки.
«Мы считаем, что VDIM могут быть способом защиты клеток от заболеваний, поражающих митохондрии, таких как рак и нейродегенерация», — говорит Прашар.
Новый процесс: формирование VDIM
Исследовательская группа, включая ученых из Института Фрэнсиса Крика и Университета Джонса Хопкинса, выяснила, что формирование VDIM включает несколько этапов и молекул:
- Поврежденная криста высвобождает сигнал, который активирует канал на соседней лизосоме, позволяя кальцию вытекать из лизосомы.
- Кальций затем активирует другой канал на внешней мембране митохондрии, чтобы сформировать пору и позволить поврежденным кристам выйти из митохондрии в лизосому, которая переваривает поврежденный материал.
Перерабатывая только поврежденную кристу, митохондрия может продолжать свою обычную функцию.
Будущие исследования будут изучать, как изменение формирования VDIM может улучшить симптомы или даже предотвратить заболевания, вызванные неэффективными или поврежденными митохондриями.