Нанодомены активных форм кислорода контролируют выработку митохондриальной энергии: с помощью нового инструмента исследователи могут изучать локализованные сигналы активных форм кислорода, которые контролируют функцию митохондрий при здоровье и болезнях

«Активные формы кислорода являются важной частью биохимии жизни», — говорит старший автор Дьердь Хайноцки, М.D., Ph.D., Профессор Центра MitoCare кафедры патологии, анатомии и клеточной биологии Медицинского колледжа Сидни Киммела Университета Томаса Джефферсона. "Многие белки в клетке чувствительны к АФК и изменят свою функцию при воздействии этого химического вещества."
В течение многих лет биологи предполагали, что биохимические реакции происходят в цитоплазме в масштабах всей клетки. Хотя эта точка зрения начала меняться в последние годы, исследователям все еще не хватало возможности точно отследить, когда и где функционируют такие молекулы, как АФК, что затрудняет разграничение их ролей в нормальной физиологии и процессах болезни. «Мы только начинаем понимать, что большая часть клеточных функций происходит на коротких расстояниях, между почти соприкасающимися органеллами», — говорит д-р.

Хайночки.
Используя компоненты ранее опубликованной технологии, доктор. Хайноцки и его коллеги создали инструмент для отслеживания АФК на границе раздела двух органелл: эндоплазматического ретикулума (ЭР), который действует как биосинтетический конвейер клетки, и митохондрий, которые вырабатывают энергию клетки. Хотя эти органеллы имеют разные функции, они часто находятся в тесном взаимодействии друг с другом, чтобы координировать свои выходные данные для поддержки меняющихся потребностей клетки.

Новый инструмент доставил датчик ROS к частям митохондрий и органелл ER, которые были так же близки друг к другу, как нейронные синапсы, и поэтому могли локально общаться друг с другом, что Dr. Хайноцкий называет «квазисинаптическими» пространствами. Затем исследователи изучили «включенный» переключатель митохондрий: высвобождение кальция из ЭР в митохондрии, что, в свою очередь, стимулирует выработку энергии.

Они увидели, что уровень АФК в этом квазисинаптическом пространстве колебался без каких-либо изменений в масштабе всей клетки. Когда они продолжили расследование, доктор. Хайноцки и его коллеги показали, что АФК исходят из митохондрий и стимулируют высвобождение кальция из соседнего ЭПР, но только короткими всплесками. Кальций регулирует выработку митохондриальной энергии, но слишком большое количество может повредить органеллу и даже вызвать разрыв митохондрий, что также приведет к гибели клетки. "АФК создает локальную сигнальную петлю, которая позволяет достаточному количеству кальция проникать в митохондрии и включать производство энергии, не вызывая повреждений.

Мы показали, что ROS важны для амплитуды и частоты всплесков ", — говорит д-р. Хайночки.
Хотя другие предположили, что АФК могут быть полезны в клетке, «это одна из первых демонстраций физиологической функции АФК как локализованного сигнала при контакте органелл. Раньше это не измерялось », — говорит д-р.

Хайночки.
Неконтролируемая передача сигналов кальция и АФК в митохондриях является причиной ряда распространенных заболеваний, таких как инсульт или сердечный приступ, и считается, что они играют роль в заболеваниях старения, таких как нейродегенеративные заболевания. В результате, по словам Хайноцки, наиболее важным вкладом этой статьи может стать инструмент, который исследователи установили.

Это поможет другим исследователям более полно исследовать процесс заболевания по своему выбору и изучить, что происходит при тесном взаимодействии ER, митохондрий и практически любой органеллы в клетке.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *