Новое исследование Университета Колорадо в Боулдере впервые показывает заключительные этапы того, как митохондрии, органеллы в форме колбасы, генерирующие энергию, обнаруженные почти во всех живых клетках, регулярно делятся и размножаются.
В 2011 году доцент CU Boulder Gia Voeltz и ее коллеги неожиданно обнаружили, что эндоплазматический ретикулум (ER), другая клеточная органелла, разветвляется через цитоплазму, как паутина, обвивая другие органеллы, включая митохондрии. Они обнаружили, что как только щупальце ER касается единственной митохондрии и инициирует сжатие, клеточный белок, называемый динамином-связанным белком, или Drp1, рекрутируется для дальнейшего сжатия митохондрий в месте контакта с ER.
Вот новый поворот: команда Воельца теперь показала, что как только белок Drp1 сдавливает митохондрии, второй белок, называемый Dynamin-2 или Dyn2, привлекается для завершения работы в процессе, называемом делением, расщепляя органелла пополам. Белки динамина в форме крошечных пружин окружают митохондрии и сжимаются, как человек, сжимающий и скручивающий удлиненный воздушный шар на две половины.
Оба белка необходимы для того, чтобы произошло деление митохондрий, поскольку Drp1 достаточно силен, чтобы сжать митохондрии до определенного размера, а Dyn2 может завершить то, что Drp1 начал, только после того, как полоса сужения достаточно сузится.
"Наши результаты меняют то, что все думали о делении митохондрий," сказал научный сотрудник Джейсон Ли, первый автор исследования. "Теперь мы знаем, что требуется как минимум три различных этапа сжатия, чтобы в конечном итоге разделить митохондрии."
Статья на эту тему была опубликована в журнале Nature в октябре. 31 год. Помимо Воельца и Ли, в число других авторов статьи CU Boulder входят научный сотрудник Лаура Вестрейт, аспирантка Хаоси Ву и исследователь Синтия Пейдж. Все авторы исследования работают в отделении молекулярной, клеточной биологии и биологии развития.
Число митохондрий, плавающих практически во всех живых клетках, варьируется от десятков до нескольких тысяч. Например, мышечные клетки имеют большое количество митохондрий из-за их высоких энергетических потребностей. Новые митохондрии создаются, когда клетки сигнализируют о потребности в дополнительной энергии. Митохондрии также несут небольшое количество материала ДНК, передаваемого по материнской линии.
Митохондрии важны по множеству 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 мозга, печени, сердца, скелетных мышц и дыхательной системы.
Новое исследование финансировалось за счет грантов Национального института здоровья.
Результаты исследования важны, потому что лучшее понимание деления митохондрий – это шаг ближе к пониманию того, что может измениться в клетках при патологических состояниях, таких как рак, сказал Ву.
"Способность наших клеток эффективно преобразовывать питательные вещества в энергию основана на способности клетки управлять формой, количеством и расположением митохондрий посредством баланса слияния и деления," сказал Ли. "Этот баланс нарушается при раке и нейродегенерации."