Знайдено мітохондріям ділитися «білки-акушери»
Білки динаміни, які беруть участь у формуванні мембранних бульбашок у процесі ендоцитозу, виявилися причетними до поділу мітохондрій - вони формують мембранні перетяжки у фінальній стадії поділу. Стаття про це відкриття американських вчених опублікована в журналі.
Мітохондрії - клітинні «електростанції» розміром з бактерію, вони беруть участь в апоптозі, окисляють органічні субстрати і синтезують головний біологічний енергоносій - молекулу АТФ. Згідно з майже загальновизнаною сьогодні теорією, мітохондрії являють собою віддалених нащадків протеобактерій, які вбудувалися в еукаріотичні клітини, забезпечивши їх енергією в обмін на розвинений апарат молекулярного синтезу. Зараз більшість необхідних для існування мітохондрій молекул виробляється в клітці, тільки кілька десятків білків і РНК закодовано у власній мітохондріальній ДНК. У тому числі у мітохондрій редукований бактеріальний механізм ділення, його замінив процес, який забезпечує клітина.
Відомо, що під час поділу мітохондрія з'єднується з ендоплазматичною мережею і це з'єднання, як припускають, ініціює перетяжку мітохондріальної мембрани за допомогою полімеризованих ниток білка актину. Після цього на поверхні мембрани білок DRP-1 (діамін-подібний білок 1) утворює кільцеві структури і ще більше стискає перетяжку. Однак відомо, що діапазону дії DRP-1 недостатньо, щоб закінчити стиснення і як саме воно завершується, було досі не ясно.
Автори нової роботи припустили, що фінальну стадію поділу мітохондрій забезпечує білок динамін DYN-2, відомий насамперед тим, що він допомагає утворенню везикул з клітинної мембрани в процесі ендосимбіозу. Оскільки на молекулятрному рівні ці процеси схожі, вчені вирішили перевірити можливий вплив DYN-2 на поділ мітохондрій. Для цього вони порівняли клітини з культури HeLa, збіднені по білку DYN-2 з контрольними клітинами, і клітинами збідненими за відомим учасником поділу - тим самим DRP-1.
Виявилося, що в клітинах з вимкненим білком DYN-2 утворюються такі ж «злипшиеся» мітохондрій, нездатні розділитися як і в клітинах без DRP-1. Крім того, скринінг живих клітин показав, що DYN-2 з'являється тільки на останніх стадіях поділу мітохондрії, вже після DRP-1. При цьому молекулярний механізм роботи DYN-2 добре відомий - він утворює схожу на комір структуру навколо мембранної перетяжки і стискає її зі 100 до 10 нанометрів (що вже можна порівняти з товщиною самої клітинної мембрани). Без динаміка поділ не закінчується і утворюються скупчення зрослих мітохондрій.
Відкриття ролі динаміна в поділі мітохондрій має велике значення для медицини і фармакології. Воно дає нові дані про те, як діють інгібітори динаміна і спадкові хвороби, пов'язані з нестачею його вироблення, наприклад, хвороба Шарко-Марі-Тута. Раніше вважалося, що виникнення хвороби пов'язане з порушенням ендоцитозу, але тепер може виявитися, що насправді її причиною можуть бути мітохондріальні порушення. Крім того, порушення функціональності, мутації та пошкодження генетичного коду мітохондрій нещодавно пов'язали з розвитком аутизму.