В исследовании, опубликованном в журнале Science, профессор Рубен Шоу (институт Солка) с коллегами рассмотрели процесс удаления и замены митохондрий. Учеными было показано, что белок под названием FNIP1 является важным связующим звеном между клеткой, ощущающей низкий уровень энергии, и удалением и заменой поврежденных митохондрий.
Почти 15 лет назад лаборатория Шоу обнаружила, что фермент под названием AMPK отвечает за запуск процесса удаления поврежденных митохондрий. Позже команда показала, что часть этого процесса удаления заключается в том, что клетка разбивает поврежденные митохондрии на сотни фрагментов, затем сортирует эти фрагменты, чтобы удалить поврежденные части и перепрофилировать части функциональные. Но оставался вопрос — как ремонт поврежденных электростанций клетки связан с сигналом, чтобы начать делать новые митохондрии с нуля?
Когда митохондрии повреждены или когда в клетке падает уровень сахара (глюкозы) или кислорода, уровень энергии быстро падает. После снижения энергии всего на 10 процентов запускается AMPK. AMPK связывается с другим белком, называемым TFEB, чтобы активировать гены и для создания лизосом удаляющих поврежденные митохондрии и для замены митохондрий. Однако как именно взаимодействовали AMPK и TFEB, было неясно.
Чтобы определить, является ли FNIP1 недостающим звеном между AMPK и TFEB, исследователи сравнили неизмененные клетки почек человека с двумя измененными типами клеток: в одном полностью отсутствовал AMPK, а в другом отсутствовали только определенные части FNIP1, с которыми взаимодействует AMPK. Команда обнаружила, что AMPK дает сигнал FNIP1, который затем открывает каналы, пропуская TFEB в ядро клетки. Без FNIP1, получающего сигнал от AMPK, TFEB остается вне ядра, и весь процесс разрушения и замены поврежденных митохондрий невозможен. Без этой надежной реакции на метаболический стресс наши тела, а также многие растения и животные, клетки которых также зависят от митохондрий, не смогли бы эффективно функционировать. Открытие того, что FNIP1 лежит в основе регуляции метаболического стресса, может стать не только ключевым моментом в понимании процессов старения, онкогенеза и развития нейродегенеративных заболеваний, но, в перспективе, основой для разработки новых терапевтических методик.
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj5559