Как митохондрии сообщают о стрессе

Исследователи из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана обнаружили механизм, с помощью которого белок DELE1 обнаруживает стресс органелл. Это открывает возможный новый подход для лечения нейродегенеративных заболеваний.

Известно, что различные формы стресса часто вызывают дисфункцию митохондрий. Стресс может исходить от клетки или возникать в самой митохондрии, например, из-за активных форм кислорода, образующихся при клеточном дыхании. Поскольку митохондрии не могут самостоятельно реагировать на стресс, нарушения должны передаваться остальной части клетки.

В статье в Nature Communications исследователи описывают механизм, при котором специальный белок человека DELE1 обнаруживает различные виды стресса во время импорта в митохондрии и сообщает о них клетке. Это может привести к разным ответам, таким как репарация или запрограммированная гибель клетки.

Известная молекула, неизвестный механизм

Два года назад команда обнаружила новый сигнальный путь, состоящий из белков OMA1, DELE1 и HRI, который отвечает за такие задачи. Однако оставались неясными ключевые аспекты: как сигнал DELE1 передается из митохондрии в цитоплазму клетки и как один белок DELE1 может обнаруживать множество различных типов стресса.

Теперь исследователи нашли ответы:

• DELE1 постоянно импортируется в митохондрии и обрабатывается протеазами.
• Глубоко внутри митохондрий DELE1 быстро деградирует.
• Молекулы постоянно проходят через внешнюю и внутреннюю мембраны митохондрий для импорта.

Как обнаруживается стресс:

Митохондриальный стресс нарушает этот процесс импорта. Новые молекулы DELE1 останавливаются на пути в митохондрии и, в зависимости от источника нарушения, либо расщепляются OMA1, либо остаются нерасщепленными снаружи органелл. В любом случае, часть белка DELE1, обладающая сигнальным эффектом, оказывается открытой в цитозоле.

"Все различные типы стресса приводят к остановке одного из подэтапов, участвующих в импорте и процессинге DELE1", — резюмирует профессор Лукас Яэ.

DELE1 также распознает дисфункции митохондриальных ферментов PITRM1 и MPP, которые мутированы при нейродегенеративных заболеваниях. Обнаружение этих проблем DELE1 и информирование клетки важно для клеточного выживания.

Перспективы:

Понимание механизма позволяет исследовать различные сценарии. Ученые хотят выяснить, как принимается решение о переходе клетки в фазу репарации или запрограммированной гибели. Они также надеются научиться модулировать сигнальный путь так, чтобы он способствовал выживанию клеток в условиях митохондриального стресса, что является возможным подходом к лечению нейродегенеративных заболеваний.