Биоинженеры обнаружили механизм регулирования длины митохондрий в клетках

Москва, 16:13, 28 Ноя 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Биоинженеры UCLA обнаружили новый механизм того, как клетки регулируют размеры митохондрий, частей клеток, которые обеспечивают энергию, разрезая их на более мелкие части.

Исследователи пишут, что это, в конечном итоге, может быть использовано для лечения заболеваний человека, связанных с неравновесной регуляцией размеров митохондрий, например, болезнями Альцгеймера или Паркинсона. Кроме того, поскольку митохондрии, которые слишком малы или слишком велики, могут потенциально привести к неизлечимым заболеваниям, то возможно, что белки, ответственные за этот процесс, могут быть потенциальными объектами для будущих методов лечения.

Исследование было опубликовано в ACS Central Science и возглавлялось профессором биоинженерии UCLA Джерардом Вонгом.

Внутри клетки митохондрии напоминают длинные воздушные шары. Они известны как «электростанции» клеток, поскольку они превращают химическую энергию из пищи в форму, полезную клетке, для выполнения всех своих функций. Если митохондрии слишком длинны, они могут запутаться. Известно, что их размеры в основном регулируются двумя белками, один из которых разрушает более длинные митохондрии на меньшие размеры.

Сохранение митохондрий при оптимальных размерах важно для здоровья клеток. Недостаточное количество регулирующего белка, известного как Dnm1, приводит к тому, что митохондрии становятся слишком длинными и запутанными. Слишком много Dnm1 приводит к слишком большому количеству коротких митохондрий. В обоих случаях митохондрии оказываются неэффективными в качестве поставщиков энергии для клетки. Эта ситуация может привести к нейроразвивающим расстройствам или нейродегенеративным заболеваниям, таким как болезнь Альцгеймера или Паркинсона.

Чтобы лучше понять этот механизм, исследователи точно определили, как белки разбивают один митрохондрион на два меньших. Они также рассмотрели, как эти белки деформируют митохондриальные мембраны в течение этого процесса.

Деление митохондрий

До этого исследования считалось, что белки окружают митохондрии, а затем разрезают их на две части, просто плотно сжимая. Процесс, обнаруженный командой, оказался более тонким.

«Когда Dnm1 обертывается вокруг митохондрий, ранее было показано, что белок физически затягивается и сжимается», — говорит Мишель Ли, автор исследования. «Мы обнаружили, что когда Dnm1 контактирует с поверхностью митохондрий, он также делает эту область митохондрии более гибкой и легче подвергающейся расщеплению. Эти два эффекта работают рука об руку, чтобы сделать процесс митохондриального деления эффективным».

«Интересно, что, проанализировав дальних родственников Dnm1, мы обнаружили, что белок постепенно развивал эту способность с течением времени».

«Это очень неожиданный результат: никто не думал, что эти молекулы будут иметь раздвоенные свойства, с обеими частями, необходимыми для биологической функции», — сказал профессор биохимии Вонг. «Многофункциональное поведение, которое мы идентифицировали, может быть правилом, а не исключением для белков».