Протеомика раскрывает, как физические упражнения повышают эффективность производства энергии в мышцах
Митохондрии — это энергостанции клетки, производящие большую часть необходимой ей энергии посредством электронно-транспортной цепи (ЭТЦ), сопряжённой с окислительным фосфорилированием. Эти процессы обеспечиваются множеством белков, но их организация внутри митохондрий и факторы, влияющие на неё, изучены не полностью.
Учёные из Копенгагенского университета использовали передовую протеомную технологию, чтобы выяснить, как митохондриальные белки объединяются в комплексы ЭТЦ, а затем — в суперкомплексы. Исследование, опубликованное в Cell Reports, также изучило влияние на этот процесс физических упражнений.
«Это исследование позволило провести всесторонний количественный анализ белков ЭТЦ в составе суперкомплексов и их реакции на тренировки. Эти данные важны для понимания того, как упражнения повышают эффективность производства энергии в мышцах», — говорит доцент Атул С. Дешмук из Центра фундаментальных метаболических исследований Novo Nordisk Foundation (CBMR).
Традиционные методы дают слишком мало деталей
Хорошо известно, что физические упражнения стимулируют увеличение массы митохондрий и влияют на образование суперкомплексов, что позволяет митохондриям скелетных мышц производить энергию эффективнее. Однако остаются вопросы о том, какие именно комплексы объединяются и как.
Чтобы лучше понять формирование суперкомплексов, особенно в ответ на нагрузку, учёные изучили две группы мышей. Одна группа была активной и имела беговое колесо в течение 25 дней, вторая — малоподвижной. Через 25 дней они измерили митохондриальные белки в скелетных мышцах обеих групп, чтобы увидеть изменения в суперкомплексах.
Обычно для анализа суперкомплексов используют антитела для измерения одного-двух белков на комплекс ЭТЦ. Но поскольку в комплексе может быть до 44 белков, этот метод трудоёмок и даёт ограниченную информацию об остальных белках. В результате в этой области не хватает детальных знаний.
Протеомика помогает раскрыть секреты суперкомплексов
Чтобы получить более детальные данные, команда применила протеомную технологию — масс-спектрометрию — для измерения митохондриальных белков. Этот подход позволил измерить почти все белки в каждом комплексе. Это дало беспрецедентно детальную картину митохондриальных суперкомплексов в скелетных мышцах и их изменения под влиянием тренировок. Оказалось, что не все белки в каждом комплексе или суперкомплексе реагируют на упражнения одинаково.
«Содержание митохондриальных белков известно своим увеличением при нагрузке, поэтому понимание того, как они собираются в суперкомплексы, критически важно. Наше исследование представляет ценный ресурс для научного сообщества, особенно для тех, кто изучает, как митохондриальные белки организуются, чтобы лучше выполнять свою главную функцию: производить энергию по требованию», — объясняет постдок Альба Гонсалес-Франкеса.
Междисциплинарный проект стал результатом сотрудничества групп Дешмука, Трибака и Зиерат из CBMR и группы Манна из Центра исследований белков Novo Nordisk Foundation.