Новое исследование Университета Колорадо в Боулдере впервые показывает заключительные стадии того, как митохондрии, сосискиобразные органеллы, вырабатывающие энергию, присутствующие почти во всех живых клетках, регулярно делятся и размножаются.
В 2011 году адъюнкт-профессор Калифорнийского университета в Боулдере Гия Вольц и ее коллеги неожиданно обнаружили, что эндоплазматический ретикулум (ЭР), еще одна клеточная органелла, разветвляется в цитоплазме, как паутина, обвивая другие органеллы, включая митохондрии. Они обнаружили, что как только щупальце ЭР касается одной митохондрии и инициирует сужение, клеточный белок, называемый белком, связанным с динамином, или Drp1, привлекается для дальнейшего сужения митохондрий в месте контакта с ЭР.
Вот новый поворот: команда Вольца теперь показала, что как только митохондрии сжимаются белком Drp1, второй белок, называемый Dynamin-2 или Dyn2, завербован для завершения работы в процессе. называется делением, когда органелла расщепляется надвое. Белки динамина, имеющие форму крошечных пружинок, окружают митохондрии и сжимаются, что-то вроде того, как человек сжимает и скручивает продолговатый воздушный шар на две половинки.
Оба белка необходимы для деления митохондрий, поскольку Drp1 достаточно силен только для того, чтобы сжать митохондрии до определенного размера, а Dyn2 может завершить то, что начал Drp1, только после того, как полоса сужения достаточно сузится.
«Наши результаты меняют представления о митохондриальном делении», - сказал постдокторант Джейсон Ли, первый автор исследования. «Теперь мы знаем, что для того, чтобы в конечном итоге разделить митохондрии, требуется как минимум три различных этапа сжатия».
Статья на эту тему была опубликована в Интернете в журнале Nature 31 октября. Помимо Вольца и Ли, среди других авторов статьи CU Boulder есть постдокторант Лора Вестрейт, аспирант Хаокси Ву и исследователь Синтия Пейдж. Все авторы исследования работают в отделе молекулярной, клеточной и биологии развития.
Митохондрии, плавающие почти во всех живых клетках, варьируются в количестве от десятков до нескольких тысяч. Мышечные клетки, например, имеют большое количество митохондрий из-за их высокой потребности в энергии. Новые митохондрии создаются, когда клетки сигнализируют о необходимости большего количества энергии. Митохондрии также несут небольшое количество материала ДНК, передаваемого по материнской линии.
Митохондрии важны по целому ряду причин. Они генерируют энергию в клетках, они могут играть роль в долголетии и имеют решающее значение для поддержания уровня сахара в крови и потери жира. Поврежденные митохондрии могут вызвать проблемы в клетках головного мозга, печени, сердца, скелетных мышц и дыхательной системы.
Новое исследование финансировалось за счет грантов Национального института здравоохранения.
Результаты исследования важны, потому что лучшее понимание митохондриального деления является шагом вперед к пониманию того, что может измениться в клетках при таких патологических состояниях, как рак, сказал Ву.
«Способность наших клеток эффективно преобразовывать питательные вещества в энергию коренится в способности клетки управлять формой, количеством и расположением митохондрий посредством баланса слияния и деления», - сказал Ли. «Этот баланс нарушается при раке и нейродегенерации».