Ключ к регуляции энергостанции клетки открыт

Старение, нейродегенеративные расстройства и метаболические заболевания связаны с митохондриями — структурами внутри наших клеток, которые генерируют химическую энергию и содержат собственную ДНК. В фундаментальном открытии с далеко идущими последствиями учёные из Калифорнийского университета в Дэвисе показали, как клетки контролируют синтез ДНК в митохондриях и связывают его с делением этих органелл.

Работа опубликована 15 июля в журнале Science.

Митохондрии сохраняют собственную ДНК с древнейших времён, когда они были бактериями, вселившимися в другие клетки. Все эукариотические клетки — растений, животных и грибов — содержат митохондрии. В человеческих клетках митохондрии представляют собой вытянутые извивающиеся трубки, с сотнями или тысячами копий их единственной хромосомы, упакованных в структуру под названием нуклеоид.

Точки контакта имеют решающее значение

Используя микроскопию с флуоресцентными красителями, исследователи пометили митохондрии, их хромосомы и эндоплазматический ретикулум (ЭПР) — сеть трубочек, пронизывающую клетку.

Они обнаружили, что делящиеся митохондриальные хромосомы располагались в точках, где ЭПР контактирует с внешней мембраной митохондрии. Эти же точки становились местами, где митохондрия делилась на две дочерние.

Ключевой вывод: Контакт между двумя органеллами «лицензирует» репликацию и деление митохондриальной ДНК. Это деление ДНК, в свою очередь, пространственно сопряжено с делением самой митохондрии и распределением дочерней ДНК по клетке.

«Существуют сотни точек контакта вокруг клетки, которые определяют, где происходит деление и как распределяются митохондрии, но деление предпочтительно происходит в том подмножестве контактов, где копируется митохондриальная ДНК», — пояснила старший автор работы Джоди Нуннари. — «Это показывает, что существует высший порядок, это не просто случайность».

Открытие имеет широкие последствия для понимания функций клеток, старения и широкого спектра заболеваний.