Mitokondriel omsætning:Forskere opdager, hvad der får cellebatterier til at løbe tør

Forskere ved University of Toronto har opdaget, hvordan mitokondriel omsætning - en kritisk cellulær funktion - begynder.

Mitokondrier er ligesom batterierne i vores kroppe. De er vitale energikilder for celler og er nødvendige for at regulere funktionen i næsten alle celletyper. Og ligesom batterier skal mitokondrier udskiftes, da de løber tør over tid. Hvis disse cellebatterier ikke udskiftes effektivt og ikke vendes ordentligt, oplever cellerne stress og kan dø.

Sunde mitokondrier er til gengæld kritiske i energikrævende organer som hjerne og muskler. Når denne nedbrydningsproces afbrydes, kan sårbare neuroner dø. Denne type forstyrrelse er til stede i mange neurodegenerative sygdomme, såsom Parkinsons.

Nu viser en undersøgelse af Stephen Girardin, en professor i laboratoriemedicin og patobiologi ved Temerty Fakultet for Medicin, og post-doc forsker Samuel Killackey, at når visse nuklear kodede proteiner ikke bringes ind i mitokondrier, fjernes mitokondrierne.

"Vi er stolte over, at vi har identificeret problemet og gjort fremskridt i retning af at forstå og karakterisere de molekylære spillere og veje, og hvordan det hele er integreret i en celle - på nogle overraskende måder," siger Giradin.

Girardin studerer en mitokondriel Nod-lignende receptor (NLR) kaldet NLRX1. Mens NLRX1 har været impliceret i forskellige cellulære processer, forblev dens underliggende funktion uhåndgribelig for forskere indtil nu.

Generelt drejede forskningen på dette område sig om depolarisering - tabet af elektrisk potentiale over den indre mitokondrielle membran - som det vigtigste signal for mitokondriel fjernelse.

Girardin og Killackeys undersøgelse viste også, at depolarisering er en opstrøms årsag til begrænset mitokondriel proteinimport.

Resultaterne, offentliggjort i Molecular Cell , åbne nye veje for forskning i sygdomme, hvor mitokondriel stabilitet går tabt.

"Dette fortæller os, at problemet opstår, når proteinimporten mislykkes, og cellen modtager et signal fra den defekte import af mitokondrieproteinet NLRX1. Dette er signalet til at ødelægge mitokondrierne, en proces kendt som mitofagi," siger Girardin.

Ved at se på processen fra et andet perspektiv viste holdet, at den etablerede videnskab på dette område ikke viste hele billedet.

"Vi tog et skridt tilbage og forbandt nogle af prikkerne i litteraturen, hvilket hjalp os med at identificere, at forstyrret proteinimport var en fællesnævner på tværs af mange mitokondrielle stressfaktorer, der udløser mitofagi," siger Killackey, en Vanier Scholar, der udførte forskningen under sin ph.d. .D. undersøgelser i Girardins laboratorium.

Opdagelsen baner vejen for forskere til yderligere at undersøge rollen af ​​mitokondriel dysfunktion i sygdom og i metabolisk aktive organer som hjernen, hjertet og nyrerne.

"Vi har set en rolle for NLRX1-drevet mitofagi i muskelfunktion målt gennem udholdenhedskapacitet, hvilket kan have konsekvenser for sygdomme, der involverer muskelatrofi eller funktionelle underskud. Ændring af omfanget og effektiviteten af ​​mitokondriel proteinimport kan også tilbyde terapeutiske fordele for neurodegenerative sygdom," siger Killackey.

Resultaterne er kulminationen på 15 års forskning, der markerer en milepæl for Girardin.

"Jeg elsker grundlæggende spørgsmål," siger han. "Hvad der så sker med viden er et spørgsmål om fysiologi, translationel medicin eller udvikling af lægemidler. Så nu er det tid til at give stafetten videre til andre eller at samarbejde med entusiastiske samarbejdspartnere." + Udforsk yderligere

Ny aldringsrelateret molekylær vej opdaget