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

Митохондрии — клеточные «электростанции» размером с бактерию, они участвуют в апоптозе, окисляют органические субстраты и синтезируют главный биологический энергоноситель — молекулу АТФ. Согласно почти общепризнанной сегодня теории, митохондрии представляют собой отдаленных потомков протеобактерий, которые встроились в эукариотические клетки, обеспечив их энергией в обмен на развитый аппарат молекулярного синтеза. Сейчас большинство необходимых для существования митохондрий молекул производится в клетке, только несколько десятков белков и РНК закодировано в собственной митохондриальной ДНК. В том числе у митохондрий редуцирован бактериальный механизм деления, его заменил процесс, который обеспечивает клетка.

Известно, что во время деления митохондрия соединяется с эндоплазматической сетью и это соединение, как предполагают, инициирует перетяжку митохондриальной мембраны с помощью 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 закончить сжатие 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 молекулярном 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.

Митохондрии, раскрашенная электронная микрофотография. University of Pittsburgh/Center for Biologic Imaging

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 появляется только 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 большое значение для медицины и фармакологии. Оно дает новые данные о том, как действуют ингибиторы динамина и наследственные болезни, связанные с недостатком его выработки, например, болезнь болезнь Шарко-Мари-Тута. Раньше считалось, что возникновение 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 повреждения генетического кода митохондрий недавно связали с развитием аутизма.

Автор: Анна Маньшина