Ученые научились влиять на производство белков в митохондриях живых клеток

Что будет, если «выдернуть предохранитель» в клеточной электростанции? Немецкие ученые нашли способ сделать это точно и аккуратно — прямо внутри живой клетки. Теперь можно не только изучать поломки энергетической системы организма, но и искать пути их устранения.
Автор Наука Mail
Многомасштабная модель митохондрии
Многомасштабная модель митохондрии, созданная с помощью вычислительных методов, объединяет данные электронной томографии и молекулярной динамики. Изображение отражает структуру органеллы от мембран до почти атомистического уровня и иллюстрирует гибридный подход моделирования, применимый к любым биологическим системамИсточник: Nature

В журнале Science опубликовано исследование ученых из Университетского медицинского центра Геттингена (UMG), которым удалось разработать метод для прицельного вмешательства в производство белков в митохондриях, энергетических станциях клетки. Работа проведена под руководством профессора Петера Релинга в рамках кластера MBExC, объединяющего специалистов по молекулярной визуализации.

Митохондрии отвечают за производство АТФ — универсального носителя энергии. Чтобы синтезировать АТФ, они используют дыхательную цепь, комплекс белков, организующих переработку кислорода. Некоторые из этих белков кодируются митохондриальной ДНК, или мтДНК — отдельным генетическим материалом, который у митохондрий свой. Поломки в этом коде приводят к нарушению энергетического обмена, что может вызывать тяжелые болезни сердца, мышц или нервной системы.

Митохондриальная сеть в клетках
Митохондриальная сеть в клеткахИсточник: University Medicine Göttingen

Но вмешаться в этот процесс до сих пор было невозможно. Молекулярные инструменты вроде CRISPR не проникают в митохондрии — их мембрана слишком непроницаема. Теперь исследователи преодолели это ограничение. Они создали химически модифицированный фрагмент белка — химеру, которая проходит внутрь митохондрий, узнает нужный участок РНК, копии гена, и блокирует дальнейший синтез конкретного белка.

Это позволяет отключать белки точечно, без влияния на остальную систему, и наблюдать, как клетки компенсируют сбой. Метод уже протестировали на клетках печени и сердца. Он дает возможность изучать митохондриальные заболевания на новом уровне и в перспективе искать способы лечения.

Ранее Наука Mail рассказала, почему поврежденные митохондрии могут запускать опасные воспалительные реакции даже при легких инфекциях.