Митохондрии — это крошечные структуры внутри клеток , которые выполняют широкий спектр критических функций, включая выработку энергии для поддержания здоровья клеток. Каждая митохондрия имеет два слоя мембран: внешнюю мембрану и внутреннюю мембрану . На внутренней мембране складки, называемые кристами, содержат белки и молекулы, необходимые для производства энергии. Повреждение крист может оказать негативное влияние на всю клетку.
«Наше исследование впервые показывает, что митохондрии способны восстанавливать локальные повреждения, удаляя поврежденные кристы, а затем нормально функционировать», — говорит руководитель опубликованного в журнале Nature исследования Никола Джонс из SickKids.
Исследовательская группа полагает, что этот механизм не только необходим для поддержания здоровья митохондрий, но и может стать будущей целью диагностики и лечения состояний, характеризующихся дисфункцией митохондрий , включая инфекции, жировую болезнь печени , старение, нейродегенеративные заболевания и рак.
В клетках структуры, называемые лизосомами, действуют как центры переработки, которые могут переваривать различные виды молекулярного материала. С помощью современных микроскопов в Акрити Прашар, научный сотрудник в лаборатории Джонса и соавтор статьи, определил, что поврежденный криста митохондрии может протиснуться через ее внешнюю мембрану, чтобы лизосома напрямую поглотила его и успешно расщепила.
Исследователи назвали новый процесс образованием VDIM, что означает везикулы, полученные из внутренней митохондриальной мембраны. Удаляя поврежденные кристы через VDIM, клетки могут предотвратить распространение вреда на остальную часть митохондрий и всю клетку.
«Мы считаем, что VDIM могут стать способом защиты клеток от заболеваний, поражающих митохондрии, таких как рак и нейродегенерация», — говорит Прашар.
Исследовательская группа, в которую вошли ученые из Института Фрэнсиса Крика и Университета Джонса Хопкинса, обнаружила, что формирование VDIM включает несколько этапов и молекул. Во-первых, поврежденная криста высвобождает сигнал, который активирует канал на близлежащей лизосоме, позволяя кальцию вытекать из лизосомы.
Затем кальций активирует другой канал на внешней мембране митохондрий, чтобы сформировать пору и позволить поврежденным кристам выдавливаться из митохондрий в лизосому, которая переваривает поврежденный материал — нечто, чего никогда не наблюдалось ранее. Перерабатывая только поврежденные кристы, митохондрии могут продолжать свою обычную функцию.
«Понимание этого процесса дает нам представление о том, как митохондрии остаются здоровыми, что важно для общего здоровья и долголетия каждого человека», — говорит Прашар.
В будущих исследованиях будет изучено, как изменение формирования VDIM может улучшить симптомы или даже предотвратить заболевания, вызванные неэффективной работой или повреждением митохондрий.
