Медицинская карта
Плохой врач лечит болезнь, хороший - причину болезни.
  • гепатит
  • Недели беременности

    Беременность по неделям

  • Сколько живут с диагнозом рак
  • Как рыбий жир может уменьшить воспаление

Переработка энергетических центров клетки для предотвращения болезни Паркинсона

2020-09-15 14:39:19

Ученым давно известно, что живые клетки являются мастерами переработки, постоянно разрушая старые части и превращая их в новые молекулярные машины. Теперь исследователи из Института Гладстона внимательно изучили жизненный цикл генерирующих энергию клеточных электростанций, называемых митохондриями, внутри клеток мозга и то, как они могут быть переработаны. Они показали, что гены, связанные с болезнью Паркинсона, играют ключевую роль в этом процессе.


«Эта работа дает нам беспрецедентное представление о жизненном цикле митохондрий и о том, как они перерабатываются ключевыми белками, которые при мутации вызывают болезнь Паркинсона», - говорит младший исследователь Гладстона Кен Накамура, доктор медицинских наук, старший автор новой книги. учиться. «Это говорит о том, что переработка митохондрий имеет решающее значение для поддержания здоровья митохондрий, и нарушения этого процесса могут способствовать нейродегенерации».


Разрушение поврежденных митохондрий


В большинстве клеток поврежденные митохондрии разлагаются в процессе, известном как митофагия, который инициируется двумя белками, PINK1 и Parkin. Мутации в этих же белках также вызывают наследственные формы болезни Паркинсона. Хотя роль PINK1 и Паркина в митофагии была тщательно изучена на многих типах клеток, неясно, действуют ли эти белки одинаковым образом в нейронах - типе клеток мозга, которые погибают при болезни Паркинсона. Действительно, нейроны имеют необычно высокие потребности в энергии, и их митохондрии гораздо более устойчивы к деградации паркином, чем митохондрии других типов клеток.


В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances , группа Накамуры проследила митохондрии внутри живых нейронов и изучила, как PINK1 и Паркин влияют на их судьбу.


Но митохондрии маленькие, и они перемещаются внутри клеток, часто сливаясь друг с другом или расщепляясь на две части, что затрудняет их отслеживание.


«Нам пришлось разработать новый способ отслеживания отдельных митохондрий в течение длительных периодов времени, почти целый день», - говорит Зак Дорич, аспирант Гладстона и Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) и соавтор нового исследования. «Использовать эту технику было непросто».


Ученые также использовали метод, который позволил им генерировать митохондрии большего размера, чем обычно, что облегчало их просмотр под микроскопом.


Они обнаружили, что белки паркина окружают поврежденные митохондрии и нацелены на их деградацию, демонстрируя, что митофагия начинается в нейронах так же, как и в других типах клеток . Но благодаря новому подходу они могли наблюдать за процессом в мельчайших подробностях. Например, они задокументировали ключевые начальные этапы, на которых поврежденные митохондрии, покрытые паркином, сливаются с другими компонентами внутри клетки с образованием разрушающих митохондрии структур, называемых митолизосомами.


«Мы смогли визуализировать эти шаги на уровне, которого раньше не делали ни для одного типа клеток», - говорит Накамура, который также является адъюнкт-профессором неврологии в UCSF.


Высокое разрешение их подхода позволит им с большой точностью понять, как Паркин и PINK1 влияют на деградацию митохондрий при болезни Паркинсона.


Новый вид вторичной переработки


Затем исследователи изучили более поздние фазы митофагии, отслеживая, что происходит с митохондриями в митолизосомах.


«До сих пор никто не знал, что происходит рядом с этими митолизосомами», - говорит Накамура.


До сих пор ученые предполагали, что митолизосомы быстро распадаются на молекулы, которые клетка может повторно использовать для создания новых митохондрий с нуля. Накамура и его команда показали, что вместо этого митолизосомы выживали в течение нескольких часов внутри клеток . Примечательно и неожиданно, что некоторые митолизосомы были поглощены здоровыми митохондриями, в то время как в других случаях они внезапно лопались, высвобождая свое содержимое внутрь клетки, включая некоторые белки, которые все еще были функциональными.


«Похоже, это новая система контроля качества митохондрий и их утилизации», - говорит Хуихуэй Ли, доктор философии, научный сотрудник Гладстона и соавтор новой статьи. «Мы думаем, что открыли путь переработки митохондрий - это все равно, что собирать ценную мебель в доме перед тем, как снести ее».


Важно отметить, что исследование показывает, что путь рециркуляции, идентифицированный учеными, требует PINK1 и Parkin, подтверждая, что рециркуляция митохондрий также может иметь решающее значение для защиты от нейродегенерации при болезни Паркинсона.


«Дофаминовые нейроны, которые умирают при болезни Паркинсона, особенно чувствительны к мутациям в PINK1 и Parkin», - говорит Накамура. «Наше исследование продвигает наше понимание того, как эти два ключевых белка болезни Паркинсона деградируют и перерабатывают митохондрии. В наших будущих исследованиях будет изучено, как эти пути способствуют развитию болезни и как на них можно воздействовать терапевтически».


Статья «Продольное отслеживание нейрональных митохондрий определяет PINK1 / паркин-зависимые механизмы рециклинга и деградации митохондрий» была опубликована журналом Science Advances 6 августа 2021 года.

Оставьте комментарии и отзывы!

Используйте нормальные имена. Ваш комментарий будет опубликован после проверки.

(обязательно)