Какую функцию выполняют редуцированные митохондрии?
Исследовательская группа доцента Владимира Гампла из Карлова университета и центра BIOCEV изучает уникальную потерю митохондрий у простейших оксимонад. В новой работе, опубликованной в Current Biology, команда использовала в качестве модельного организма ближайшего известного родственника оксимонад — свободноживущего жгутиконосца Paratrimastix pyriformis. У этого вида есть митохондрии, но они сильно редуцированы.
Ключевая функция и новый путь
Одна из ключевых функций митохондрий — синтез железо-серных кластеров. Ранее команда Гампла показала, что у всей более широкой группы оксимонад, включающей Paratrimastix, этот процесс, по-видимому, протекает в цитозоле по другому пути. Однако Paratrimastix, несмотря на этот "обмен" путей, всё ещё сохраняет митохондрии.
Загадка глицин-расщепляющей системы
Из предыдущих исследований было известно, что митохондрии Paratrimastix pyriformis содержат белковый комплекс — глицин-расщепляющую систему. Её роль в редуцированных митохондриях оставалась неясной.
Применение метода LOPIT
Для изучения протеома митохондрий команда под руководством Юстины Зитек использовала передовой протеомный метод LOPIT (Localization of Organelle Proteins by Isotope Tagging). Учёные:
- Лизировали клетки организма.
- Приготовили девять различных фракций (осадков) методом дифференциального центрифугирования.
- Пометили фракции изотопными метками, смешали и проанализировали смесь на масс-спектрометре.
Было идентифицировано более пяти тысяч белков, и многие из них удалось отнести к клеточным компартментам на основе сходства их профилей осаждения.
Основной вывод исследования
Статистический анализ отнёс к митохондриям Paratrimastix pyriformis примерно тридцать белков. Удалось установить, что за работой глицин-расщепляющей системы следует последовательность из трёх дальнейших реакций (как в митохондриях человека), которые генерируют производные фолиевой кислоты, а конечным продуктом является муравьиная кислота.
"Получается, что редуцированные митохондрии, очевидно, имеют существенную для организма функцию, которой является не синтез железо-серных кофакторов, а синтез метилированных соединений для цитозоля", — поясняет Владимир Гампл.
Методологическая значимость
Работа демонстрирует, что методика LOPIT применима для изучения немодельных организмов, выращенных в смешанной культуре с бактериями, которые иначе сложно охарактеризовать биохимически или протеомно. Это второе исследование, где LOPIT был применён в полном масштабе к простейшим.