Биологи обнаружили нераскрытый клеточный путь восстановления митохондрий!⁠⁠

Исследователи из Германии сделали значительное открытие, выявив систему, способную удалять поврежденную митохондриальную ДНК и предотвращать старение клеток. Ключевую роль в этом процессе играет белок VPS35, который направляет дефектные участки в лизосомы для переработки. Это открытие проливает свет на то, как клетки избегают накопления мутаций, которые могут приводить к таким заболеваниям, как болезнь Паркинсона, Альцгеймера и диабет.

Митохондрии, являющиеся энергетическими станциями клеток, содержат свою собственную ДНК, которая со временем подвергается повреждениям из-за окислительного стресса. Накопление дефектов в митохондриальной ДНК приводит к сбоям в выработке энергии, ускоряет процессы старения и способствует развитию нейродегенеративных заболеваний.

Ранее ученые знали, что клетки способны удалять целые поврежденные митохондрии посредством аутофагии, однако механизмы точечного «ремонта» оставались неясными. Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, раскрывает детали пересборки дефектной митохондриальной ДНК.

С применением метода пространственной протеомики биологи обнаружили, что в условиях стресса митохондрии активно взаимодействуют с лизосомами — клеточными «перерабатывающими центрами». При искусственном повреждении митохондриальной ДНК через мутацию белка Twinkle активируется белковый комплекс ретромера, в который входит ключевой компонент VPS35.

Этот комплекс формирует везикулы — микроскопические пузырьки, которые отделяют поврежденные участки ДНК от здоровых и направляют их в лизосомы. Внутри лизосом ферменты расщепляют дефектный генетический материал.

Эксперименты на человеческих клетках линии HeLa показали, что подавление VPS35 приводит к увеличению количества поврежденной митохондриальной ДНК на 60%, в то время как активация этого белка ускоряет процесс «чистки» в три раза. Подтверждение результатов было получено и на плодовых мушках: у насекомых с искусственными мутациями митохондриальной ДНК активация VPS35 восстановила функции митохондрий на 80% и устранила дефекты развития.

При использовании метода корреляционной световой и электронной микроскопии (CLEM) исследователи визуализировали этот процесс: ДНК покидает митохондрии через поры, образованные белком-регулятором апоптоза BAX, и сразу же попадает в везикулы, избегая накопления в цитоплазме.

Открытие механизма лизосомальной утилизации митохондриальной ДНК объясняет, как клетки предотвращают «засорение» поврежденной ДНК. Управление активностью ретромера может стать стратегией для предотвращения накопления повреждений в митохондриях и поддержания здоровья клеток.