Когда митохондрии повреждаются, они избегают дальнейших проблем, сигнализируя клеточным белкам о необходимости их деградации. В статье, опубликованной 11 апреля 2019 года в журнале Developmental Cell, ученые из Норвегии сообщают, что они обнаружили, как клетки запускают этот процесс, который называется митофагией. В клетках с поврежденными митохондриями два белка - NIPSNAP 1 и NIPSNAP 2 - накапливаются на поверхности митохондрий, функционируя как сигналы «съешь меня», задействуя клеточный механизм, который их уничтожит.
NIPSNAP 1 и 2 обычно находятся внутри здоровых митохондрий, хотя их функция внутри клетки неизвестна.«Когда дыхательная цепь клетки нарушается и митохондрии повреждаются, импорт этих белков в матрикс и пространство внутренней мембраны митохондрий прерывается», - говорит старший автор Энн Симонсен, профессор кафедры молекулярной медицины Института. фундаментальных медицинских наук Университета Осло. «В этом случае система импорта не работает, и они остаются связанными с поверхностью поврежденных митохондрий, сигнализируя о митофагии».
В этом исследовании исследователи изучали клетки HeLa человека, в которых функции NIPSNAP1 и NIPSNAP 2 были устранены. «Когда мы это делаем, эти клетки не могут очистить митохондрии после повреждения», - говорит Симонсен. Однако в клетках с функциональными белками NIPSNAP, когда митофагию индуцировали добавлением химического разрушителя, они обнаружили, что белки NIPSNAP действуют совместно с белками PINK и PARKIN, белками, которые, как уже известно, играют роль в запуске аутофагии и имеют роль в болезни Паркинсона.
PARKIN маркирует клетки убиквитином, небольшим белком, который направляет клетки к деградации. «Убиквитин - это классический сигнал для включения аутофагии», - говорит соавтор Терье Йохансен (@TerjeJohansen17) из Университета Тромсё - Арктического университета Норвегии. «Мы увидели, что в дополнение к убиквитину, белки NIPSNAP необходимы для рекрутирования белков аутофагии; они не нацелены на митохондрии, если только эти белки NIPSNAP не обнаружены на поверхности».
Команда показала, что это открытие имеет важные физиологические последствия в естественных условиях, исследуя механизм NIPSNAP/PINK/PARKIN на модели животных рыбок данио. Они сравнили данио дикого типа и леску с пониженным содержанием белка NIPSNAP1.
«Мы видим, что мутантные рыбы, у которых отсутствует адекватный функциональный NIPSNAP1, не могут двигаться, как рыбы дикого типа», - говорит Симонсен. Они имеют паркинсоноподобный фенотип с уменьшенным количеством дофаминергических нейронов. Тем не менее, они могли исправить этот двигательный дефект, добавив в воду леводопу, то же самое соединение, которое используется для лечения болезни Паркинсона у людей..
Что еще более драматично, животные, у которых полностью отсутствовал белок NIPSNAP1, умерли в течение пяти дней. «Очевидно, что очищение митохондрий важно для здоровья этих дофаминергических нейронов. Это особенно важно, поскольку нейроны обычно не могут делиться», - говорит Йохансен.
Являясь эволюционно консервативными белками, белки NIPSNAP встречаются во всем царстве животных, включая человека.