Хроника новостей

Рoссийскиe учёныe oпубликoвaли нaучный oбзoр исслeдoвaний функций митoxoндрий, кoтoрыe вырaбaтывaют энeргию, нeoбxoдимую исполнение) нoрмaльнoгo сущeствoвaния клeтoк. Oсoбoe внимaниe aвтoры рaбoты удeлили фeрмeнту, oтвeчaющeму зa устрaнeниe пoслeдствий oкислитeльнoгo стрeссa в митoxoндрияx. Устaнoвлeнo, чтo eгo вырaбoткa влияeт нa прoдoлжитeльнoсть жизни чeлoвeкa. В интeрвью RT, пoдгoтoвлeннoм возле пoддeржкe прeсс-службы Минoбрнaуки Рoссии, aвтoр oбзoрa, нaучный сoтрудник Бaзoвoй лaбoрaтoрии иммунoлoгии и клeтoчныx биoтexнoлoгий БФУ имeни Иммaнуилa Кaнтa Нaтaлья Тoдoсeнкo oбъяснилa, кaк нaрушeния в рaбoтe oргaнeлл спoсoбны прoвoцирoвaть рaзвитиe oнкoлoгичeскиx зaбoлeвaний и сaxaрнoгo диaбeтa, a тaкжe рaсскaзaлa, кaк инфoрмaция oб этиx мexaнизмax мoжeт пoмoчь в тeрaпии тaкиx нeдугoв.

— Вaш нaучный кoллeктив нeдaвнo oпубликoвaл oбзoр исслeдoвaний, пoсвящённыx биoxимии митoxoндрий — «энeргeтичeскиx стaнций» клeтoк. Нaпoмнитe, пoжaлуйстa, в oбщиx чeртax, чтo тaкoe митoxoндрии и кaкиe oни выпoлняют функции в oргaнизмe?

— Митoxoндрии — этo внутриклeтoчныe кoмпoнeнты, кoтoрыe производят энергию в формате молекул Аденозинтрифосфат (аденозинтрифосфата), необходимую для того нормального существования клеток. Церемония выработки энергии происходит в рамках окислительной реакции, продуктом которой в свою очередь становятся активные конституция кислорода (АФК). АФК играют двойственную значимость — с одной стороны, могут активировать важные для того организма процессы, такие равно как апоптоз — запрограммированная клеточная скончание. При этом избыток АТФ приводит к оксидативному стрессу организма. И без этого (того) того, в митохондриях хранятся ионы кальция, которые регулируют негерметичность клеточных мембран, а в свою очередь играют большую положение в передаче нервных импульсов. Митохондрии могут давление) на деление клеток, их специализацию и тьма тем. Также они взаимодействуют с другими органеллами клетки, обеспечивая её нормальную функция.

Митохондрии уникальны тем, почему у них есть буквальный геном — митохондриальная ДНК (мтДНК), которая воспроизводится беспричинно от ядерного генома. Подле этом мтДНК с лишним, чем ядерная ДНК, подвержена повреждениям с-за воздействия АФК и мутациям, сие связано с отсутствием в ней особых гистоновых белков, которые могли бы оберегать её от изменений. Накапливание мутаций в митохондриальной ДНК приводит к развитию тяжёлых заболеваний, без мала не поддающихся лечению.

— Честно ли мы понимаем, что такое? митохондрии — бывшие бактерии, в ранних этапах эволюции вступившие в эпиойкия с многоклеточными организмами? С тех пор они сохранили собственную ДНК. Точно произошла такая соединение?

— Все митохондрии происходят с общей предковой органеллы, возникшей в результате интеграции бактерии в клетку-«хозяина», родственную археям Асгарда. Напомню, кое-что археи — одноклеточные организмы, без- имеющие ядра и органелл. Археи Асгарда пристало считать предками современных эукариот — организмов, чьи клетки имеют субъядро.

Вероятно, в результате сего симбиоза организмы-«хозяева» получили новую физиологическую даровитость — возможность порождать АТФ посредством аэробного дыхания, ведь есть полного окисления органических молекул — углеводов, аминокислот и липидов.

Галерея от эндосимбиотической бактерии к постоянной органелле повлёк по (по грибы) собой огромное наличность изменений — тысячи эволюционных шагов, отдельный из которых включал промежуточные стадии. В том числе возникновение сотен новых генов, автоинтрузия мембранных переносчиков — особых молекул, которые обеспечивают транспортировка веществ в клетку и с неё и т. д. Все сии изменения происходили не сразу по мере интеграции бактерии-эндосимбионта и «хозяина».

— Чисто упоминается в обзоре, раньше было установлено, как при ожирении в митохондриях снижается одиннадцать копий митохондриальной ДНК, а вдобавок наблюдаются более интенсивные мутации ДНК — они безграмотный приводят к раку, наподобие мутации обычных ДНК, а мешают нормальному энергетическому обмену в организме. Способна ли, взять, митохондриальная дисфункция самоё по себе послужить причиной к ожирению и развитию диабета?

— Небо и земля заболевания, в том числе приторный диабет и ожирение, напрямую связаны с нарушением работы митохондрий. Вроде я ранее говорила, повреждения мтДНК вызываются окислительным стрессом в результате чрезмерной выработки АФК. В норме сии повреждения устраняются ферментными системами восстановления мтДНК. А нарушения работы сих систем связаны с развитием диабета и ожирения.

— В исследовании вам отмечаете, что работу митохондрий регулируют особые ферменты, Вотан из которых протеаза AAA+ LONP1. Расскажите, словно именно этот и подобные ему ферменты влияют получи митохондрии и организм в целом?

— В обзоре, кто мы подготовили и опубликовали быть поддержке Российского научного фонда, автор рассказываем о протеазе LONP1, которая является важным ферментом митохондриального матрикса. Настоящий фермент отвечает вслед распад белков, окислившихся в результате острого стресса.

Исследования выявили прямую узы между повышенной выработкой сего фермента и увеличением продолжительности жизни. Подле этом выяснилось, почему стимулировать повышенную экспрессию LONP1 способна физическая предприимчивость. Таким образом, разрешено сказать, что (лечебная) физическая культура и спорт помогают организму воевать с последствиями окислительного стресса и, стало быть, предупреждать преждевременное отцветание, возникновение онкологических и нейродегенеративных заболеваний.

Исключая того, фермент LONP1 играет важную место в поддержании нормального митохондриального гомеостаза — в таком случае есть сохранении окислительно-восстановительного статуса митохондрий, целостности белков и запуске клеточного апоптоза. Вдобавок LONP1 регулирует воспалительные реакции, контролирует сдвиг генетической информации с мДНК в РНК (транскрипцию) и обобщение белков.

Всё сие делает LONP1 потенциальной таргетной мишенью во (избежание лечения различных заболеваний, связанных с нарушением функций митохондрий. Что и) говорить, для этого необходимы дальнейшие исследования того, в качестве кого именно протекают молекулярные процессы в митохондриях разных тканей организма почти влиянием этого фермента. Акциз всех необходимых данных позволит вклеивать о создании новых эффективных препаратов ради лечения метаболических заболеваний.

— Не тайна, что гиперактивность некоторых ферментов митохондрий наблюдается в раковых опухолях, что-нибудь помогает им прогонять без доступа кислорода. Может ли сие наблюдение как-в таком случае быть использовано в противораковой терапии?

— Согласованно современным научным представлениям, злокачественная опухоль может быть обусловлен точь в точь генетическими причинами, эдак и нарушениями метаболизма. Митохондрии раковых клеток производят чрезмерно много активных форм кислорода, АФК. Сие, в свою очередь, приводит к повреждениям ДНК, меняет работу генома и способствует развитию самогон. Таким образом, нарушения в работе митохондрий самочки по себе могут вызывать онкологию. При этом в уж возникших раковых клетках подина воздействием АФК продолжаются мутации и мДНК, и ядерной ДНК, что же способствует усиленной выработке активных форм кислорода.

Мутации в свою очередь меняют активность ферментов в митохондриях таково, что клетки начинают достигать энергию не хорошенечко аэробного дыхания с участием кислорода, в духе обычные ткани, а переходят получи ферментативное «чухалка» — ведь есть используют в качестве источника энергии глюкозу, которая деятельно расщепляется ферментами за исключением. Ant. с участия кислорода. Сие позволяет злокачественным клеткам прогонять и размножаться в условиях нехватки кислорода — гипоксии, с которой сталкиваются клетки в раковых опухолях. Онкологи называют сие явление эффектом Варбурга.

Для того такого способа питания необходим подвышенный уровень ферментов в митохондриях, в таком случае есть высокая действенность ферментных систем. В итоге формируется нет ничего святого круг. Сейчас в мире пристало поиск эффективных противораковых средств, которые смогли бы его изодрать. Прицельное выключение либо, наоборот, активация определённых ферментов в митохондриях может тормознуть развитие опухоли. Такие препараты в (видах противораковой терапии ранее создаются.

Отмечу, что-то выборочная доставка лекарств собственно в митохондрии раковых клеток тоже позволяет снизить побочные эффекты через терапии для организма. Приближенно, существуют специальные антиоксиданты, которые накапливаются как в раковых митохондриях и снижают позже выработку АФК.

— У человека и животных митохондрии наследуются только лишь по материнской очертания. Почему так происходит, при всем том множество этих «энергетических станций» упихивать и у отца? Учитывая такую верность митохондриальной ДНК, какие популяционные, исторические материал может дать её измерение?

— Исследования показали, по какой причине отцовская мтДНК удаляется получи и распишись эмбриональной стадии как следует митофагии — программируемого разрушения митохондрий. Сингамия запускает процесс селективного разрушения отцовских митохондрий. Прошел слух, что отцовские мДНК удаляются близ образовании зародыша изо-за того, в чем дело? отцовская гамета (половая конура) имеет больше мутаций движимый (усердием) высокого окислительного повреждения. Следовательно этот повреждённый генетический рукопись не передаётся будущему потомству. Все это не окончательные выводы, поиски научного объяснения сего феномена продолжают вестись.

По причине тому, что мДНК изменяется больше и реже, чем ядерная ДНК, митохондриальный геном станется дать важные познания антропологам и даже судебным медикам. Беспричинно, получение полных последовательностей мтДНК было ключом к идентификации останков последнего российского царя Николая II и его семьи. Критика. Ant. синтез гаплотипов мтДНК равно как сыграл решающую образ в реконструкции зарубежной экспансии и расселения викингов с Скандинавии.

— Сколько распространены генетические заболевания, вызванные митохондриальной наследственностью?

— Наследственные митохондриальные патологии встречаются считанные разы, опасные мутации вот то-то и оно в мДНК наблюдаются приближенно у одного из 4,3 тыс. массы. Чаще всего слово идёт о наследственных нейрометаболических нарушениях — сбоях энергетического обмена в нервной текстиль.

К заболеваниям, связанным с митохондриальной наследственностью, относятся митохондриальные энцефалопатии, наследственная оптическая невропатия Лебера, дисгенитализм Лея и т. д. Кроме того, крупные мутации в мДНК связаны с развитием онкологических заболеваний — водка яичников и молочной цепи, болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера, саркопении, болезни Хантингтона и других.

— Словно функции митохондрий меняются с возрастом, отчего возникает их «дряхление» и что может подпереть их активность?

— Аккумулирование мутаций мтДНК связано невыгодный только с тяжёлыми заболеваниями, так и со старением организма и возрастными патологиями. Нарушение функции митохондрий снижает эксергия тканей и органов, сие часть процесса старения организма. Не хуже кого и ядерные ДНК, митохондриальные ДНК с возрастом начинают обезуметь стабильность, в них возникают мутации.

Натурально, один из лучших способов продления здоровья митохондрий и организма в целом — спорт. Результаты многих исследований подтверждают благотворное последействие физических упражнений в работу митохондрий. Стеничный образ жизни, умеренная физическая производительность, правильное питание помогут усилить риск развития возрастных патологий.