Nowe badanie ujawnia, że ​​mitochondria dzielą role w zakresie energii i syntezy molekularnej w warunkach ubogich w składniki odżywcze

Naukowcy odkryli „podział pracy” wśród mitochondriów, obejmujący subpopulacje w komórkach specjalizujące się w różnych rolach, gdy brakuje składników odżywczych. Zespół kierowany przez dr Craiga Thompsona, biologa komórkowego z Memorial Sloan Kettering Cancer Center, zespół zaobserwował, że niektóre mitochondria w komórkach pozbawionych składników odżywczych skupiają się na wytwarzaniu energii, podczas gdy inne skupiają się na syntezie cząsteczek niezbędnych do naprawy komórek i produkcji białek. Ta nowo odkryta specjalizacja może odegrać ważną rolę w sposobie, w jaki komórki reagują na uszkodzenia i adaptują się do warunków o niskiej zawartości składników odżywczych.

Mitochondria: poza produkcją energii

Badanie opublikowano w czasopiśmie Nature. Mitochondria są tradycyjnie znane z produkcji trójfosforanu adenozyny (ATP), cząsteczki napędzającej większość procesów komórkowych. Jednak biorą także udział w tworzeniu aminokwasów niezbędnych do budowy białek i innych ważnych cząsteczek. W środowiskach o ograniczonych zasobach, na przykład gdy dopływ krwi jest zmniejszony z powodu urazu, mitochondria mogą napotkać ograniczenia w jednoczesnym wspieraniu produkcji energii i syntezy molekularnej. Zespół badawczy dr Thompsona starał się zrozumieć, w jaki sposób komórki mogą w takich warunkach ustalać priorytety tych funkcji.

Adaptacja mitochondrialna w komórkach myszy

Naukowcy hodowali komórki myszy w warunkach zmuszających je do polegania wyłącznie na produkcji ATP w mitochondriach, ograniczając alternatywne źródła energii. Nieoczekiwanie mitochondria nadal wytwarzały aminokwasy, co sugeruje wyspecjalizowany mechanizm adaptacyjny. Stwierdzono, że kluczowy enzym o nazwie P5CS odgrywa kluczową rolę w tym procesie. Znaleziony Tylko w niektórych mitochondriach P5CS umożliwił syntezę aminokwasów poprzez skupianie się w określonych organellach. Modyfikacja genetyczna, która zapobiegła temu skupieniu, zablokowała produkcję aminokwasów, ujawniając zasadniczą rolę P5CS w podziale pracy.

Implikacje dla badań nad rakiem i leczenia

Wyniki badania mogą dostarczyć wglądu w to, w jaki sposób pozbawione składników odżywczych komórki nowotworowe podtrzymują wzrost, ponieważ niektóre ludzkie komórki raka trzustki również wykazywały wyspecjalizowane mitochondria ze skupiskami P5CS. Doktor Samantha Lewis, biolog mitochondrialny z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, skomentowała badanie, zauważając, że oferuje ono model badania różnorodności mitochondriów. Dr Martin Picard, psychobiolog mitochondrialny na Uniwersytecie Columbia, podkreślił potrzebę dalszych badań w celu oceny znaczenia tej specjalizacji w organizmach żywych, ponieważ badanie to przeprowadzono na hodowanych komórkach.