Митохондрии имеют механизм утилизации для избавления от мутировавшей мтДНК

Ученые из Кёльнского университета обнаружили, как клетки могут устранять мутировавшую митохондриальную ДНК (мтДНК). Митохондрии преобразуют химическую энергию пищи в биологически пригодную форму.

Исследователи из Физиологического центра медицинского факультета университета, Центра молекулярной медицины (CMMC) и кластера передовых исследований CECAD показали, что мутации мтДНК приводят к локальной перестройке белков в митохондриальной мембране. Мутировавшая мтДНК помечается, устраняется и подвергается аутофагии — клеточной утилизации. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Мутации мтДНК накапливаются во многих тканях в результате нормального старения и являются важной причиной многих возрастных заболеваний. Функция митохондрий нарушается, когда процент мутировавших молекул мтДНК превышает пороговое значение.

Известно, что повреждение митохондрий, включая острое повреждение мтДНК, запускает митофагию. Ведущий автор исследования доктор Давид Пла-Мартин пояснил: «Новое в нашей работе — этот механизм не затрагивает клеточный запас митохондрий, а только очищает поврежденную мтДНК. С помощью мечения соседних белков мы показали, что повреждение мтДНК приводит к рекрутированию эндосом вблизи нуклеоидов».

Их удаление координируется взаимодействием белка нуклеоидов Twinkle и митохондриальных мембранных белков SAMM50 и ATAD3. ATAD3 контролирует их распределение, а SAMM50 индуцирует высвобождение и перенос нуклеоида в эндосомы.

«Это также предотвращает активацию иммунного ответа. Белок VPS35, основной компонент ретромера, опосредует созревание ранних эндосом в поздние аутофагические везикулы, где в итоге происходят деградация и рециклинг», — сказал Пла-Мартин.

На мышиной модели, где мутации мтДНК приводят к нарушению регенерации мышц, ученые также показали, что стимуляция активности механизма аутофагии рапамицином позволяет селективно удалять мутировавшую мтДНК. Общее количество копий мтДНК остается постоянным, сохраняя функцию митохондрий.

Руководитель группы профессор Рудольф Визнер добавил: «Мутации в генах, кодирующих эти белки, приводят к тяжелым неврологическим заболеваниям, например, в случае VPS35 — к болезни Паркинсона. Мы хотим использовать эти белки в качестве новых молекулярных мишеней для открытия совершенно новых вариантов лечения подобных возрастных заболеваний».

Дорога к терапевтическому применению может быть долгой, но исследователи видят в этом перспективный подход.