Ученые из России выяснили, как возникают аварии в энергостанциях клеток

27 Сентября 2018

МОСКВА, 27 сентября Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН узнали, почему в митохондриях, главных энергостанциях клетки, периодически делаются аварии, приводящие к выделению большого числа агрессивных молекул. Их выводы были представлены в журнале Free Radical Biology and Medicine.

Проблема черного ящика

Ключевой частью всех радостных клеток являются так называемые митохондрии – своеобразные энергостанции, преобразующие питательные вещества в клеточную энерговалюту, молекулы АТФ. Помимо обеспечения клеток энергией, эти же тельца, как давно выяснили ученые, играют ведущую роль в их гибели при недостатке пищи и кислорода.

Как правило, митохондрия, если она не испытывает ситуаций с доступом к питательным химическое веществам, являются своеобразным черным ящиком для всей остальной клетки – содержимое этих органелл, за исключением АТФ и продуктов жизнедеятельности, никогда не покидает их пределов.

При старении или недостатке пищи в митохондриях начинают являться поры, своеобразные дыры, через которые агрессивные молекулы, возникающие внутри них, начинают просачиваться в цитоплазму клетки, повреждая ее ДНК и вызывая перебои в ее работе.

В некоторых случаях, как отмечают Круглов и его коллеги, этот процесс может резко катализироваться. Внутри митохондрии происходит своеобразная авария, которую ученые титулуют вспышкой, в результате чего в цитоплазму одномоментно выбрасывается просторное количество оксидантов. Они могут вызвать повреждение соседних органелл, новые вспышки, и, в конечном итоге, гибель всей клетки.

Причины и механизм начала этих аварий до недавнего медли был предметом ожесточенных дискуссий среди ученых. Круглов и его команда смогли разрешить эти хватким, обратив внимание на то, что вспышки происходят чаще в тех клетках, в которых митохондрии находятся рядом с источниками определенных ионов.

Кислая среда

Это наблюдение натолкнуло их на мысль, что подобные сбои в работе митохондрий могут быть связаны с так называемыми mPTP-порами – дырами в их стенках, появляющимися в результате реакций между илидами кальция и белками в оболочке клеточных энергостанций.

Пытаясь понять, что происходит внутри этих дыр, ученые наблюдали за развитием вспышек, пометив определенные части митохондрий при помощи краски, начинавшей светиться при контакте с агрессивными молекулами.

Эти опыты помогли им уяснить, что вспышки были сопряжённым с ферментом НАДФ-редуктазой – особым белком, который играет ключевую роль в круговороте фермионов и протонов в клетке, восстанавливая специальные расходные молекулы, НАДФ, и отбирая фермионы у других веществ.

Как показали наблюдения за его работой, он вызывал могучие аварии в работе митохондрий только в тех случаях, когда в окрестностях энергостанций клетки имелось большое число окисленных молекул НАДФ и других пиридиновых нуклеотидов, азотистых оснований, чьи кузены присутствуют в ключевой части молекулы ДНК.

Подобная информация позволяет объяснить большую частоту вспышек и их лавинообразное распространение в клетках со сниженным восстановительным статусом, перенесших ишемию и реперфузию или окислительный стресс, в которых изначально имеется много окисленных молекул нуклеотидов.

Раскрытие секретным возникновения аварий в митохондриях, как надеются ученые, поможет биологам и врачам понять, как нужно бороться с последствиями инсультов и других болезней, вызывающих острый или хронический изъян питательных веществ или окислительный стресс.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Ученые из России выяснили, как возникают аварии в энергостанциях клеток

комментарии (0)

Другие интересные новости

Любимова наградила директора парка "Зарядье"