Как клетки оптимизируют работу своих энергостанций
Митохондрии, вероятно произошедшие от далёких бактериальных предков, имеют собственную ДНК. Однако мало известно о том, как эти органеллы, преобразующие кислород и питательные вещества в энергию, регулируют экспрессию своих генов.
Команда профессора Жан-Клода Мартину из Женевского университета (UNIGE) обнаружила существование компартментов внутри митохондрий, состоящих из сотен различных белков. Именно здесь молекулы РНК (многочисленные копии, сделанные с ДНК) собираются для обработки и начала своего созревания. Эти сборочные фабрики, оснащённые разнообразным ферментативным оборудованием и названные «митохондриальными РНК-гранулами», описаны в журнале Cell Metabolism. Многие патологии, связанные с нарушениями работы митохондрий, могут быть вызваны дисфункцией этих гранул.
Митохондрии, присутствующие в каждой клетке в разном количестве, являются настоящими энергостанциями. Они производят энергию из «сжигания» питательных веществ для нужд клетки. В отличие от других клеточных органелл, митохондрии обладают собственным геномом, что, вероятно, является результатом симбиоза в ходе эволюции.
«Всё в одном»: транскрипция ДНК
Человеческая митохондриальная ДНК кодирует различные белки, участвующие в производстве энергии. Этот генетический материал транскрибируется в длинные молекулы РНК, которые содержат как инструкции для сборки белков, так и «инструменты» для их сборки. Такая организация по принципу «всё в одном» — ещё одно наследие бактериального происхождения.
«Мы не до конца понимаем, как митохондрии регулируют экспрессию своих генов. Эти длинные молекулы РНК-предшественника, которых больше нигде в клетке нет, должны обрабатываться особым образом, с помощью специфичного для этой органеллы аппарата», — объясняет Жан-Клод Мартину.
Болезни, связанные с мутациями митохондриальной ДНК
«Мы пометили молекулы РНК флуоресцентным маркером и проследили за их сходимостью и накоплением в ранее неизвестных компартментах», — сообщает Алексис Жордан, первый автор статьи. «Эти относительно крупные структуры состоят из сотен различных белков». Среди этих белков — несколько ферментов, известных своей ролью в преобразовании РНК в активные единицы. Таким образом, молекулы РНК-предшественника, собранные в этих компартментах, разрезаются на секции, соответствующие их различным компонентам.
«Эти сборочные фабрики, концентрирующие аппарат для обработки РНК, были названы "митохондриальными РНК-гранулами". Теперь можно детальнее изучить различные стадии созревания митохондриальной РНК и понять её механизм», — говорит Жан-Клод Мартину. Важность этого открытия подчёркивается тем, что различные патологии связаны с нарушениями в обработке этой РНК. Исследователи намерены выяснить, участвуют ли мутации в аппарате РНК-гранул в развитии некоторых из этих заболеваний.