Митохондрии, раскрашенная электронная микрофотография

University of Pittsburgh/Center for Biologic Imaging

Белки динамины, которые участвуют в формировании мембранныхпузырьков в процессе эндоцитоза, оказались причастны к делениюмитохондрий — они формируют мембранные перетяжки в финальной стадии деления.Статья об этом открытии американских ученых опубликована в журнале Nature.****

Митохондрии — клеточные «электростанции» размером сбактерию, они участвуют в апоптозе, окисляют органические субстраты исинтезируют главный биологический энергоноситель — молекулу АТФ. Согласно почти общепризнанной сегодня теории, митохондрии представляют собой отдаленных потомков протеобактерий, которые встроились в эукариотическиеклетки, обеспечив их энергией в обмен наразвитый аппарат молекулярного синтеза. Сейчас большинство необходимых для существованиямитохондрий молекул производится в клетке, только несколько десятков белков и РНКзакодировано в собственной митохондриальной ДНК. Втом числе у митохондрий редуцирован бактериальный механизм деления, его заменилпроцесс, который обеспечивает клетка.

Известно, что во время деления митохондрия соединяется с эндоплазматической сетью и это соединение, как предполагают, инициирует перетяжку митохондриальной мембраны спомощью полимеризованных нитей белка актина. После этого на поверхностимембраны белок DRP-1 (диамин-подобный белок 1) образует кольцевые структуры и еще больше сжимает перетяжку. Однако известно, что диапазона действия DRP-1 недостаточно, чтобы закончитьсжатие и как именно оно завершается, было до сих пор не ясно.

Авторы новой работы предположили, что финальную стадию деления митохондрий обеспечивает белок динамин DYN-2, известный прежде всего тем, что он помогает образованию везикул из клеточной мембраны в процессе эндосимбиоза. Поскольку на молекулятрном уровне эти процессы схожи, ученые решили проверить возможное влияние DYN-2 на деление митохондрий. Для этого они сравнили клетки из культуры HeLa, обеднённые по белку DYN-2с контрольными клетками, и клетками обеднёнными по известному участнику деления — тому самому DRP-1.

Оказалось, что в клетках с выключенным белком DYN-2 образуются такие же «слипшиеся» митохондрий, неспособные разделиться как и в клетках без DRP-1. Кроме того, скрининг живых клеток показал, что DYN-2 появляетсятолько на последних стадиях деления митохондрии, уже после DRP-1. При этом молекулярный механизм работы DYN-2 хорошо известен — он образует похожую на воротник структуру вокруг мембранной перетяжки и сжимает ее со 100 до 10 нанометров (что уже сопоставимо с толщиной самой клеточной мембраны). Без динамика деление не заканчивается и образуются скопления сросшихся митохондрий.

Открытие роли динамина в делении митохондрий имеет большоезначение для медицины и фармакологии. Оно дает новые данные о том, какдействуют ингибиторы динамина и наследственные болезни, связанные с недостаткомего выработки, например, болезнь болезнь Шарко-Мари-Тута. Раньше считалось, чтовозникновение болезни связано с нарушением эндоцитоза, но теперь может оказаться,что на самом деле ее причиной могут быть митохондриальные нарушения. Кроме того, нарушения функциональности, мутации и повреждениягенетического кода митохондрий недавно связали с развитием аутизма.

Анна Маньшина