Устоявшееся представление о том, как клетка распределяет энергию, оказалось неполным. На протяжении многих лет биологи исходили из того, что вырабатываемая митохондриями энергия просто рассеивается в цитоплазме и далее поступает туда, где требуется. Однако крупная международная группа исследователей под руководством ученых университета Аризоны (США) обнаружила принципиально иной механизм.
Выяснилось, что митохондрии — те самые «энергетические станции» клетки — способны напрямую снабжать энергией ее центр управления, то есть ядро. Для этого они физически соединяются с ядерными поровыми комплексами — главными воротами ядра. Такая связь формирует высокоэффективную систему доставки молекул, богатых энергией, непосредственно в ядро.
Чтобы разобраться в природе этой связи, исследователи задействовали передовую микроскопию, методы протеомики, генную инженерию и животные модели. Выяснилось, что контакт между митохондриями и ядром обеспечивается взаимодействием белка VDAC1 на поверхности митохондрий с белком RANBP2 в составе ядерных пор. Значение этого механизма оказалось критически важным: когда в ходе экспериментов митохондрии отодвигали от ядра всего на 500 нм, энергоснабжение ядра резко падало практически до нуля.
Я думаю, что это важное открытие не только для сердца, но и для всех типов эукариотических клеток. Мы обнаружили, что эти контакты присутствуют во всех типах клеток, которые мы исследовали. Наши результаты открывают огромные возможности для исследований. Практически в любой области, изучающей патофизиологию человека, можно применить наши результаты и определить, как они взаимодействуют в контексте изучаемой модели
Эксперименты с моделями, где взаимодействие между митохондриями и ядерными порами нарушалось (при сохранении способности самих митохондрий вырабатывать энергию), показали тяжелые последствия. Клетки теряли возможность дифференцироваться в кардиомиоциты — сократительные клетки сердца. У мышиных эмбрионов с соответствующими мутациями наблюдались серьезные нарушения развития, затрагивавшие сердце и нервную систему; такие эмбрионы погибали до рождения. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Полученные данные формируют новую парадигму в клеточной биологии. Понимание того, как регулируются прямые контакты между митохондриями и ядром, может оказаться значимым для целого ряда направлений — от биологии развития и регенеративной медицины до изучения сердечно‑сосудистых заболеваний, рака и процессов старения.
Ранее Наука Mail рассказывала, что названы скрытые факторы старения стволовых клеток.
