Митохондрии могут помогать контролировать процесс накопления жира в клетках

Фото из открытых источников

Митохондрии — энергетические центры клеток — по-видимому, способны влиять на количество липидных капель в клетке. Однако центральную роль в этом играет механизм, предназначенный для совершенно иной цели. Это показали результаты недавнего исследования, проведенного Боннским университетом, университетской больницей Бонна и Фрайбургским университетом. Результаты опубликованы в журнале Nature Cell Biology.

В человеческом организме существует строгое разделение труда. Например, легкие отвечают за поглощение кислорода, а почки фильтруют отходы из крови. Аналогичный принцип действует и в клетках: они содержат различные типы органелл, каждая из которых выполняет определенные задачи. Один из примеров — митохондрии. Они действуют как крошечные энергетические станции, снабжающие клетку энергией.

Митохондрии окружены двумя мембранами: внешней и внутренней. В эти две мембраны встраиваются различные белки. Они обеспечивают, например, проникновение определенных молекул в митохондрию или участвуют в генерации энергии. Белки внешней мембраны синтезируются в цитозоле, водном основном компоненте клетки, а затем интегрируются в мембрану.

Многие белки внешней мембраны содержат один или несколько трансмембранных участков. Это участки, которые пронизывают мембрану и, таким образом, закрепляют белок. Интеграция этих белков часто осуществляется с помощью специальной молекулярной машины. У пекарских дрожжей это комплекс MIM, который также находится во внешней мембране. «Теперь нам удалось показать, что этот комплекс MIM выполняет еще одну задачу», — объясняет профессор Томас Беккер из Института биохимии и молекулярной биологии Университетской больницы Бонна (UKB). «По-видимому, он способен влиять на количество липидных капель в клетке. Липидные капли — это хранилища жира в клетках».

Команда Беккера в сотрудничестве с исследовательскими группами профессора Николауса Пфаннера (Фрайбургский университет) и профессора Марии Бонерт (Мюнстерский университет) обнаружила этот ранее неизвестный механизм в пекарских дрожжах. Ключевую роль в этом процессе играет фермент, известный как Ayr1. Подобно белкам внешней мембраны, Ayr1 может связываться с комплексом MIM. Однако, в отличие от них, он не интегрируется в мембрану. «У него отсутствует трансмембранный домен, необходимый для этого», — объясняет Беккер. Вместо этого он остается связанным с комплексом MIM.

Белок Ayr1 играет важную роль в метаболизме липидов; таким образом, он взаимодействует с липидными каплями, присутствующими в клетке. Благодаря связыванию с комплексом MIM, увеличивается прикрепление липидных капель к внешней мембране митохондрий. «Это также влияет на количество липидных капель», — говорит Беккер. «Чем больше молекул Ayr1 связывается с комплексом MIM, тем больше липидных капель накапливается в клетке. Связывание Ayr1 изменяет функцию комплекса MIM до такой степени, что MIM модулирует количество липидных капель и, следовательно, клеточный метаболизм липидов».

Этот механизм до сих пор был обнаружен исключительно в пекарских дрожжах. Однако митохондрии человека также обладают молекулярным механизмом, который интегрирует белки в их внешнюю мембрану. В клетках человека также присутствуют белки из того же семейства, к которому принадлежит Ayr1.

«Таким образом, вполне возможно, что количество липидных капель в наших клетках регулируется аналогично тому, как это происходит в одноклеточных организмах», — объясняет Беккер. Дальнейшие исследования должны показать, в какой степени подобные механизмы существуют в клетках человека и, возможно, играют роль в развитии метаболических расстройств.