Микробелки играют ключевую роль в энергетическом балансе клетки

Ученые Медицинской школы Duke-NUS обнаружили новые молекулярные детали того, как клетки обеспечивают соответствие своего энергоснабжения энергетическим потребностям. Их исследование, проведенное в сотрудничестве с учеными из Университета Мельбурна (Австралия) и Университета Дьюка (США), подчеркивает решающую роль микробелков в сборке более крупных белковых комплексов внутри энергогенерирующих компонентов клетки — митохондрий. Результаты опубликованы в Cell Reports.

Проблемы с митохондриями лежат в основе широкого спектра заболеваний, включая распространенные состояния, такие как сердечная недостаточность, ожирение, диабет и рак.

«Наша долгосрочная цель — научиться манипулировать изучаемыми микробелками для борьбы с митохондриальной дисфункцией у пациентов», — заявила старший автор работы, доцент Лена Хо из программы по сердечно-сосудистым и метаболическим заболеваниям (CVMD) Duke-NUS.

Митохондрии окружены двойной мембраной. Внутренняя мембрана содержит ряд белков, которые переносят электроны по так называемой цепи переноса электронов. Этот процесс — ключевая часть извлечения химической энергии из питательных веществ и ее запасания в виде богатых энергией молекул аденозинтрифосфата (АТФ).

Новое открытие команды Duke-NUS показывает, что небольшие микробелки (или пептиды) играют ранее нераспознанную роль в обеспечении сборки цепи переноса электронов. В частности, они, по-видимому, работают вместе, помогая и контролируя сборку одного из центральных белков цепи — Комплекса III. Эта роль позволяет микробелкам участвовать в регуляции уровня белков цепи переноса электронов, а следовательно, и энергоснабжения, в ответ на изменения энергетического спроса.

«Микробелки давно очаровывали, но также и ставили в тупик биологов из разных областей. Наше исследование показывает пример того, что они могут делать и как они участвуют в контроле энергетического метаболизма на самом глубоком молекулярном уровне», — сказал Лян Чао, соавтор исследования.

«Митохондрии — это батареи и фабрики наших клеток, производящие не только энергию, но и многие строительные блоки, необходимые клеткам для размножения и выживания. Мы ясно видим, что модуляция уровня этих микробелков может приводить к митохондриальной дисфункции или защищать от нее, а это особенность, лежащая в основе почти всех типов распространенных заболеваний», — отметил доктор Шань Чжан.

Команда планирует перейти от этих первоначальных открытий на клеточном уровне к более полному исследованию роли и значения микробелков на доклинических моделях и, в конечном итоге, у людей.

«Следующие этапы, мы надеемся, приведут нас к пониманию того, как нацелиться на активность микробелков для лечения митохондриальных заболеваний», — заключила доцент Хо.