Ученые раскрывают механизм конкуренции между сосуществующими митохондриальными геномами

Слева: контрольные клетки только с вариантом мтДНК С57. Центр: Гетероплазматические клетки, содержащие варианты мтДНК C57 и NZB в цитоплазме. Справа: гетероплазматические клетки, обработанные активатором P-ERK, который восстанавливает нормальное распределение и количество митохондрий. Кредит: CNIC

Исследования в Centro Nacional de Investigadores Cardiovasculares (CNIC) определили механизм конкуренции между различными митохондриальными геномами, сосуществующими в одной и той же клетке. Исследование, опубликованное сегодня в Научные достижения, исследует, почему одновременное присутствие более чем одного варианта митохондриальной ДНК (мтДНК) в клетке отклоняется в большинстве клеток, которые выбирают один вариант мтДНК, идентичность которого зависит от ткани.

Исследование координировалось доктором Хосе Антонио Энрикесом, руководителем лаборатории функциональной генетики системы окислительного фосфорилирования в CNIC. Митохондриальная ДНК – это генетический материал, передаваемый исключительно от матери к потомству. Исследовательская группа обнаружила, что выбор между мтДНК, присутствующими в одной и той же клетке, зависит от их влияния на клеточный метаболизм и может зависеть от различий в функции генов, действии лекарств или диетических изменений. Эти факторы вместе определяют предпочтение конкретного варианта мтДНК.

Исследование является результатом более пяти лет исследований и сотрудничества с несколькими лабораториями по всей Европе. Результаты показывают, что клетки могут обнаруживать присутствие митохондрий с различными геномами мтДНК и выбирать вариант, более подходящий для метаболических потребностей определенного типа клеток. Это объясняет, как выбранный вариант мтДНК может отличаться между типы клеток,

«Исследование устанавливает, что выбор варианта мтДНК зависит от типа клеток, а не от ткани, как считалось ранее», – объяснила доктор Ана Виктория Лечуга-Виеко, первый автор исследования. «Предпочтение клетки определенному митохондриальному варианту зависит от метаболической программы клетки и от нескольких ядерных генов, которые оказывают тонкое влияние на метаболизм и контроль качества митохондрий. Мы показали, что этот механизм представляет собой процесс функционального отбора».

Митохондрии представляют собой органеллы, присутствующие в цитоплазме большинства эукариотических клеток. Митохондрии обеспечивают большую часть доступной энергии в клетке, генерируя АТФ (аденозинтрифосфат) – основной источник энергии в живых организмах – в дыхательной цепи. Митохондрии имеют свою собственную ДНК, которая составляет всего 0,2% генетической информации у человека и кодирует 37 генов.

«Сосуществование более чем одного варианта мтДНК в одной и той же клетке чаще встречается у людей, чем ожидалось, и может быть результатом новых методов лечения митохондриальных заболеваний и новых медицинских технологий, включающих донорство митохондрий. Эта ситуация технически определяется как гетероплазмия. Понимание последствий гетероплазмы имеет жизненно важное значение для оценки безопасности процедур, которые ее вызывают », – пояснил д-р Энрикес.

Доктор Ана Латорре-Пелликер, соавтор этой статьи и в настоящее время исследователь в Университете Сарагосы, говорит, что новое исследование «дает первое описание наличия более одного раза митохондриального генома на клеточном уровне, а также определение механизм конкуренции между различными митохондриальными геномами в одной клетке “.

Исследование проводилось с использованием мышей с различными митохондриальными геномами, сосуществующими в отдельных клетках. Эта модель системы позволила команде определить, как ячейки выберите один митохондриальный вариант, чтобы избежать присутствия более одного типа мтДНК и изучить сложность связи между клеточными ядрами и митохондриями.

Кроме того, добавляют исследователи, в ходе исследования были определены молекулярные цели для разработки инструментов для контроля отбора мтДНК и клеточного метаболизма, чтобы предотвратить случайную генерацию гетероплазмии с помощью новых медицинских процедур. Эти новые технологии включают трансплантацию здоровых митохондрий для предотвращения митохондриальных заболеваний, инъекцию митохондрий в ооциты для повышения фертильности и предполагаемый перенос митохондрий в клеточную терапию для лечения различных заболеваний, включая сердечно-сосудистые, легочные и неврологические заболевания.


Ученые открывают новый механизм передачи материнского генетического материала


Больше информации:
«Идентичность клеток и нуклео-митохондриальный генетический контекст модулируют работу OXPHOS и определяют динамику соматической гетероплазмии» Научные достижения (2020). advances.sciencemag.org/lookup….1126 / sciadv.aba5345

Предоставлено Карлосом III Национальным центром сердечно-сосудистых исследований (FSP)

цитирование: Ученые обнаруживают механизм конкуренции между сосуществующими митохондриальными геномами (2020 г., 29 июля), полученные 29 июля 2020 г. с сайта https://phys.org/news/2020-07-scientists-mechanism-competition-mitochondrial-genomes.html.

Этот документ защищен авторским правом. За исключением любых честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Содержание предоставлено исключительно в информационных целях.

Leave a Comment