Нанодомены активных форм кислорода контролируют выработку энергии в митохондриях
Исследователи разработали инструменты для изучения активных форм кислорода (АФК) в крошечных отсеках клетки. С их помощью они показали, что клетка управляет противоречивыми эффектами АФК, изолируя эти молекулы в нанодомены, где они действуют локально, не повреждая окружающие органеллы или ДНК. Результаты опубликованы 6 июля в журнале Molecular Cell.
"Активные формы кислорода — неотъемлемая часть биохимии жизни", — говорит старший автор работы, профессор Дьёрдь Хайноцки. — "Многие белки в клетке чувствительны к АФК и меняют свою функцию под их воздействием".
Учёные создали инструмент для отслеживания АФК на границе контакта двух органелл: эндоплазматического ретикулума (ЭПР) и митохондрий. Новый инструмент доставлял сенсор АФК в области митохондрий и ЭПР, находящиеся на расстоянии, сравнимом с нейронными синапсами ("квазисинаптические" пространства).
Исследователи наблюдали за "включателем" митохондрий — высвобождением кальция из ЭПР в митохондрии, которое стимулирует выработку энергии. Они обнаружили, что уровень АФК в этом квазисинаптическом пространстве колеблется без общеклеточных изменений. Дальнейшее исследование показало, что АФК производятся митохондриями и стимулируют высвобождение кальция из соседнего ЭПР, но только короткими всплесками.
"АФК создают локальную сигнальную петлю, которая позволяет проникать в митохондрии ровно тому количеству кальция, которое необходимо для включения производства энергии без причинения ущерба. Мы показали, что АФК важны для амплитуды и частоты этих всплесков", — объясняет доктор Хайноцки.
Неконтролируемая передача сигналов кальция и АФК в митохондриях лежит в основе ряда распространённых заболеваний, таких как инсульт или инфаркт, и, как полагают, играет роль в болезнях старения, например, нейродегенеративных. Ключевым вкладом работы может стать сам созданный исследователями инструмент, который позволит изучать взаимодействия ЭПР, митохондрий и других органелл при различных патологиях.