Исследование выявило ключевой молекулярный этап деления повреждённых митохондрий

Исследование под руководством Бристольского университета определило ключевой молекулярный этап, необходимый для деления повреждённых митохондрий — процесса, важного для здоровья клетки. Это открытие может помочь понять, как митохондриальная дисфункция развивается при распространённых нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Паркинсона и Альцгеймера.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Основная функция митохондрий — выработка энергии для клеток. Присутствуя почти во всех типах человеческих клеток, митохондрии жизненно важны для выживания. Они также участвуют в других процессах: передаче сигналов, регуляции клеточного метаболизма и гибели клеток.

Фактор деления митохондрий (MFF) действует, рекрутируя вторичный белок (DRP1) к митохондриям, чтобы стимулировать деление. Однако молекулярные детали этого процесса до конца не изучены.

Исследовательская группа определила, что ключевой белок в делении митохондрий, MFF, является мишенью для специфической модификации, называемой small ubiquitin-like modifier (SUMO).

Объединив данные предыдущих исследований, учёные показали, что модифицированный SUMO белок MFF не действует в одиночку, а существует в комплексе с ингибиторными белками. Когда митохондрии повреждены, SUMO модифицирует MFF, что удаляет эти ингибиторные белки, и тогда MFF может связаться с DRP1, чтобы запустить деление.

Если MFF не может быть модифицирован SUMO, повреждённые митохондрии не делятся. Это ключевое открытие, которое даёт команде лучшее понимание тонких правил деления митохондрий при их повреждении.

Доктор Ричард Сигер, первый автор статьи: «Когда мы поняли, что предыдущая модель того, как MFF и DRP1 обеспечивают деление, не полностью согласуется с нашими данными, мы исследовали механизм по-другому, изучив других белковых игроков. Это выявило более сложный путь, который объединил несколько предыдущих моделей деления митохондрий в одну, что является очень захватывающим открытием».

Профессор Джереми Хенли, ведущий автор: «Динамика митохондрий и правильная регуляция слияния и деления критически важны для здоровья клетки. Это подтверждается тем, что ряд нейродегенеративных заболеваний человека является результатом нарушения митохондриальной динамики из-за мутаций в белках, осуществляющих слияние и деление. Более распространённые нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Паркинсона и Альцгеймера, демонстрируют митохондриальную дисфункцию и часто более фрагментированные митохондрии. Понимание молекулярных деталей деления митохондрий даст исследователям возможность установить, как этот процесс может нарушаться, и поможет в возможной профилактике и лечении болезней».

Исследование в основном использовало ненейрональные клетки (иммортализованные фибробласты), что позволило раскрыть молекулярные детали модификации MFF-SUMO. Митохондриальная дисфункция — характерный признак нейродегенеративных заболеваний.

Следующим шагом для исследовательской группы будет изучение MFF-SUMO в нейрональном контексте, а также исследование влияния на морфологию и функцию митохондрий в нейронах и последующих эффектов на поведение нейронов, например, на связи между ними — очень энергозатратные структуры, сильно зависящие от здоровья митохондрий.