Как метаболит митохондрий вызывает воспаление и болезнь

Новое исследование впервые демонстрирует связь между метаболитом митохондрий и активацией воспалительного ответа. Митохондрии — функциональные единицы клеток, выполняющие важные задачи (химические реакции) для работы клетки, включая производство энергии, необходимой для роста и размножения.

Изменения определённых химических реакций в митохондриях приводят к заболеваниям. Например, дефицит фермента фумаратгидратазы (FH) в цикле Кребса — одном из важнейших метаболических путей митохондрий — вызывает агрессивную форму рака почки у человека. Потеря FH приводит к накоплению молекулы фумарата, который способствует развитию рака, поэтому его называют онкогенным метаболитом, или сокращенно "онкометаболитом".

Исследовательская группа под руководством профессора Александра фон Гумбольдта д-ра Кристиана Фреццы (ранее — Кембриджский университет, Великобритания, ныне — Центр передовых исследований CECAD при Кёльнском университете) совместно с группой профессора Прудента из Кембриджского университета разработала новую мышиную и клеточную модель для углубления понимания агрессивного рака почки. В моделях учёные могут временно контролировать "выключение" гена фумаратгидратазы.

С помощью комбинации методов высокоразрешающей визуализации и точных биохимических экспериментов учёные показали, что фумарат вызывает повреждение митохондрий. Это, в свою очередь, высвобождает генетический материал митохондрий в небольших везикулах, называемых митохондриальными везикулами. Эти везикулы, заполненные митохондриальной ДНК (мтДНК) и РНК (мтРНК), запускают иммунную реакцию, которая в конечном итоге приводит к воспалению. Исследование под названием "Fumarate induces vesicular release of mtDNA to drive innate immunity" опубликовано в журнале Nature.

"Наше исследование впервые показывает корреляцию между митохондриальным метаболитом и началом воспаления, которое может быть триггером для рака и аутоиммунных заболеваний", — сказал профессор Фрецца. — "Основываясь на этих выводах, мы можем теперь работать над новыми подходами к лечению пациентов, что, надеемся, приведёт к разработке новых терапевтических стратегий для лечения онкологических пациентов в будущем".

Кроме того, группа под руководством профессора Люка О'Нила из Тринити-биомедицинского научного института в Дублине в сотрудничестве с группой Кристиана Фреццы описала аналогичный механизм в макрофагах — клетках организма, ответственных за уничтожение вредных микробов. Исследователи обнаружили, что основной причиной воспаления в этом случае является митохондриальная РНК, высвобождаемая митохондриями макрофагов, а не ДНК.