Митохондрии играют важную роль в передаче сигналов во врожденных иммунных путях.

Митохондрии в первую очередь известны как электростанция клетки. Однако эти клеточные органеллы необходимы не только для обеспечения энергией: профессор Констанце Винкльхофер и ее группа на медицинском факультете Рурского университета в Бохуме, Германия, недавно обнаружили, что митохондрии играют важную роль в передаче сигналов в путях врожденного иммунитета. Они регулируют сигнальный путь, который помогает устранять патогены, но при гиперактивации может вызвать повреждение в виде воспаления. Исследовательская группа опубликовала свои выводы в журнале EMBO от 17 ноября 2022 года.

Некоторые цитокины, а также внутриклеточные патогены, такие как вирусы и некоторые бактерии, активируют фактор транскрипции NF-κB, который регулирует экспрессию различных генов.

В зависимости от стимула и типа клеток активация NF-κB приводит к защите от гибели клеток и увеличению синтеза белков, необходимых для уничтожения бактерий или вирусов».

Констанце Винкльхофер, профессор медицинского факультета Рурского университета в Бохуме

Однако при чрезмерной и длительной активации этот в основном защитный путь может вызвать хроническое воспаление. «Следовательно, тонкая регуляция этих сигнальных процессов имеет большое медицинское значение для предотвращения патофизиологических состояний, вызванных либо неэффективной, либо чрезмерной активацией NF-κB».

Новое исследование показало, что митохондрии играют решающую роль в регуляции сигнального пути NF-κB. В течение нескольких минут после активации пути на внешней митохондриальной мембране собирается сигнальная платформа, что приводит к активации NF-κB. «Это позволяет усилить сигнал за счет большой поверхности митохондрий», — говорит Констанце Винкльхофер. «Более того, митохондрии обладают еще одной способностью, которая делает их органеллами для передачи сигналов: они мобильны и могут стыковаться с моторными белками в клетке». Исследовательская группа заметила, что митохондрии сопровождают активированный фактор транскрипции NF-κB к ядерной мембране, тем самым облегчая транслокацию NF-κB в ядро.

Однако митохондрии участвуют не только в эффективной активации сигнального пути NF-κB; они также способствуют дезактивации и, таким образом, регулированию сигнала. Это достигается с помощью фермента, расположенного на внешней митохондриальной мембране, который противодействует убиквитинированию, посттрансляционной модификации, необходимой для активации NF-κB.

Два гена, причинно связанные с болезнью Паркинсона, участвуют в митохондриальной регуляции сигнального пути NF-κB: PINK1 и Parkin. «Наши результаты объясняют, почему мутации, приводящие к потере функции PINK1 или Parkin, способствуют гибели нейронов в условиях стресса», — отмечает Констанце Винкльхофер. «Примечательно, что наши результаты показывают, что пациенты с болезнью Паркинсона с мутациями в гене PINK1 или Parkin проявляют повышенную уязвимость к различным инфекциям, вызываемым внутриклеточными патогенами. Таким образом, наше исследование также помогает лучше понять интерфейсы между нервной и иммунной системами. .”