Mitohondrije zavise od novootkrivenog mehanizma za reciklažu koji su identifikovali naučnici u bolnici za bolesnu decu (SickKids).
Mitohondrije su male strukture unutar ćelija koje obavljaju širok spektar kritičnih funkcija, uključujući generisanje energije koja pomaže da ćelije budu zdrave. Svaki mitohondrion ima dva sloja membrane: spoljašnju membranu i unutrašnju membranu. Na unutrašnjoj membrani, nabori zvani kriste sadrže proteine i molekule potrebne za proizvodnju energije. Kada su kriste oštećene, može doći do negativnog uticaja na celu ćeliju.
„Naše istraživanje pokazuje, po prvi put, da su mitohondrije u stanju da recikliraju lokalizovanu povredu, uklanjajući oštećene kriste, a zatim normalno funkcionišu nakon toga“, kaže dr Nikola Džons, medicinski lekar i viši naučnik u programu ćelijske biologije u SickKids i vođa studije objavljene u časopisu Priroda.
Osim što je neophodan za održavanje zdravlja mitohondrija, istraživački tim veruje da bi ovaj mehanizam mogao predstavljati buduću metu za dijagnozu i lečenje stanja koje karakteriše mitohondrijalna disfunkcija, uključujući infekciju, bolest masne jetre, starenje, neurodegenerativna stanja i rak.
U ćelijama, strukture koje se nazivaju lizozomi deluju kao centri za reciklažu koji mogu variti različite vrste molekularnog materijala. Sa najsavremenijim mikroskopima u SickKids Imaging Faciliti, dr Akriti Prašar, postdoktorski saradnik u Jonesovoj laboratoriji i prvi autor rada, identifikovao je da oštećena krista mitohondrije može da se provuče kroz svoju spoljašnju membranu da bi imala direktno lizozom progutati i uspešno razbiti.
Istraživači su nazvali novi proces formiranje VDIM, što znači vezikule izvedene iz unutrašnje mitohondrijalne membrane. Uklanjanjem oštećenih krista preko VDIM-a, ćelije mogu sprečiti širenje štete na ostatak mitohondrija i celu ćeliju.
„Verujemo da bi VDIM-i mogli biti način zaštite ćelija od zdravstvenih stanja koja utiču na mitohondrije, kao što su rak i neurodegeneracija“, kaže Prašar.
Istraživački tim, uključujući naučnike sa Instituta Francis Crick i Univerziteta Johns Hopkins, otkrio je da formiranje VDIM uključuje nekoliko koraka i molekula. Prvo, oštećena krista oslobađa signal koji aktivira kanal na obližnjem lizozomu kako bi omogućio da kalcijum teče iz lizozoma.
Kalcijum zatim aktivira drugi kanal na spoljnoj membrani mitohondrija da bi formirao pore i omogućio oštećenim kristama da se istisnu iz mitohondrija u lizozom, koji vari oštećeni materijal – nešto što nikada ranije nije viđeno. Recikliranjem samo oštećene kriste, mitohondrije mogu nastaviti svoju redovnu funkciju.
„Razumevanje ovog procesa daje nam uvid u to kako mitohondrije ostaju zdrave, što je važno za opšte zdravlje i dugovečnost svih“, kaže Prašar.
Buduća istraživanja će istražiti kako bi promena formiranja VDIM mogla poboljšati simptome ili čak sprečiti zdravstvena stanja uzrokovana slabim radom ili oštećenim mitohondrijama.
