Клеточное происхождение хорошо объясняется «эндосимбиотической теорией», которая классно утверждает, что высшие организмы, называемые «эукариотами», произошли от более примитивных одноклеточных организмов, называемых «прокариотами». Эта теория также объясняет, что митохондрии - клеточные фабрики по производству энергии - на самом деле произошли от прокариотических бактерий в рамках процесса, называемого «эндосимбиозом». Биологи считают, что их общее происхождение является причиной того, что структура митохондрий «законсервирована» у эукариот, а это означает, что она очень похожа у разных видов - от самых простых до самых сложных организмов. митохондрии, но как именно происходит митохондриальное деление, остается загадкой. Возможно ли, что митохондрии разных многоклеточных организмов - из-за их общего происхождения - делятся одинаковым образом? Учитывая, что митохондрии участвуют в некоторых из наиболее важных процессов в клетке, включая поддержание клеточного метаболизма, поиск ответа на то, как именно они размножаются, может стимулировать дальнейший прогресс в исследованиях клеточной биологии.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Communications Biology, группа ученых из Токийского научного университета под руководством профессора Сатихиро Мацунаги хотела найти ответы, связанные с происхождением митохондриального деления. Для своего исследования профессор Мацунага и его команда выбрали тип красных водорослей - простейшую форму эукариот, содержащую только одну митохондрию. В частности, они хотели наблюдать, сохраняется ли механизм, участвующий в митохондриальной репликации, у разных видов, и если да, то почему. Говоря о мотивах этого исследования, профессор Мацунага говорит: «Митохондрии важны для клеточных процессов, поскольку они обеспечивают энергию для жизнедеятельности. Установлено, что клеточное деление сопровождается митохондриальным делением, однако многие моменты, касающиеся его молекулярного механизма, неясны.."
Ученые сначала сосредоточились на ферменте под названием киназа Aurora, который, как известно, активирует несколько белков, участвующих в клеточном делении, «фосфорилируя» их (хорошо известный процесс, при котором фосфатные группы добавляются к белкам для регуляции их функций).). Используя такие методы, как иммуноблотинг и анализ киназы, они показали, что киназа Aurora в красных водорослях фосфорилирует белок, называемый динамином, который участвует в митохондриальном делении. Воодушевленные этими открытиями, профессор Мацунага и его команда решили вывести свои исследования на новый уровень, определив точные участки, где киназа Aurora фосфорилирует динамин, и с помощью масс-спектрометрических экспериментов им удалось идентифицировать четыре таких участка. Профессор Мацунага говорит: «Когда мы искали белки, фосфорилированные киназой Aurora, мы были удивлены, обнаружив динамин, белок, который сужает митохондрии и способствует митохондриальному делению».
Получив немного больше информации о том, как митохондрии делятся у красных водорослей, ученые задались вопросом, может ли этот процесс быть аналогичным у более развитых эукариот, таких как люди. Профессор Мацунага и его команда затем использовали человеческую версию киназы Aurora, чтобы увидеть, фосфорилирует ли она человеческий динамин, и, как они и предсказывали, это произошло. Это привело их к выводу, что процесс репликации митохондрий очень похож у разных эукариотических организмов. Профессор Мацунага развивает результаты, говоря: «Используя биохимические анализы in vitro, мы показали, что киназа Aurora фосфорилирует динамин в клетках человека. Другими словами, было обнаружено, что механизм, посредством которого киназа Aurora фосфорилирует динамин в митохондриях, сохранился от примитивного водоросли для человека."
Ученые давно размышляли над идеей консервативного деления митохондрий у эукариот. Это исследование является первым, которое показывает не только роль нового фермента в митохондриальной репликации, но также то, что этот процесс схож как у водорослей, так и у людей, намекая на то, что их общее происхождение может иметь к этому какое-то отношение. Профессор Мацунага заключает, говоря о потенциальных последствиях этого исследования: «Поскольку митохондриальная система деления, обнаруженная в примитивных водорослях, может быть сохранена во всех живых организмах, включая человека, разработка этого метода может упростить управление клеточной активностью различных организмов. по мере необходимости."
Как оказалось, у нас гораздо больше общего с другими видами, чем мы думали, и часть доказательств лежит в наших митохондриях!