Митохондрии — клеточные электростанции, которые производят энергию для работы тканей. В бурой жировой ткани (специализированном типе жира, участвующем в выработке тепла и энерготратах) часть митохондрий физически прикреплена к липидным каплям — структурам, где хранится жир. Эти «перидроплетные» митохондрии играют ключевую роль в управлении энергетическими резервами.
Но как клетка решает, когда сжигать жир, а когда — нет? Исследователи из испанского Центра национальных исследований сердечно-сосудистых заболеваний (CNIC) и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США) нашли молекулярный переключатель, управляющий этим процессом. Результаты опубликованы в научном журнале The EMBO Journal.
Ученые обнаружили, что уровень кальция внутри митохондрий определяет, остаются ли они прикрепленными к жировым каплям или отделяются от них. Когда кальция внутри митохондрий становится больше, они меняют свою форму и отсоединяются от липидных капель.
Этот процесс необходим для того, чтобы ферменты, отвечающие за расщепление жиров (липазы), получили доступ к запасенным липидам и могли преобразовать их в энергию
Важно, что отделение митохондрий происходит до начала расщепления жира. Это своего рода «молекулярный переключатель», который дает сигнал к мобилизации жировых запасов.
Авторы также идентифицировали белки, которые регулируют этот механизм:
- NCLX — митохондриальный кальциевый обменник, контролирующий выход кальция из митохондрий. Когда его активность снижена, кальций накапливается, митохондрии отделяются от жировых капель, и сжигание жира усиливается. Когда NCLX активен, митохондрии остаются прикрепленными к жировым запасам.
PDE2A — фосфодиэстераза, которая косвенно регулирует систему, модулируя внутриклеточный уровень кальция.
Наряду с описанием биологического механизма ученые показали, что его фармакологическое воздействие может иметь значительные метаболические последствия. В экспериментах на животных моделях ожирения ингибирование PDE2A увеличивало связь между митохондриями и жировыми каплями, снижало расщепление жира и способствовало использованию глюкозы для производства энергии. Этот метаболический сдвиг сопровождался улучшением энергетического баланса и повышением энерготрат.
В целом, исследование показывает, что взаимодействие между митохондриями и липидными каплями — это динамический процесс, тонко регулируемый внутриклеточными сигналами, такими как кальций. «Понимание того, как регулируются эти взаимоотношения, открывает новый взгляд на механизмы, управляющие энергетическим обменом, и создает потенциальные возможности для разработки методов лечения ожирения и других метаболических заболеваний», — заключают авторы.
Ранее Наука Mail рассказывала об открытии в клетках секретной «линии электропередач».