Митохондрии называют энергетическими станциями клетки, однако новое исследование показало, что они умеют больше, чем просто вырабатывать энергию. Ученые Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе выяснили, что митохондрии способны активно защищать организм от инфекции. Результаты опубликованы в журнале Science.
Главный объект работы — паразит Toxoplasma gondii. Он распространяется через кошачьи экскременты или плохо обработанное мясо. У большинства людей заражение проходит бессимптомно, но для беременных женщин и людей с ослабленным иммунитетом токсоплазмоз может быть смертельно опасен. У животных паразит вызывает поведенческие изменения: зараженные мыши перестают бояться кошек, что облегчает путь хищнику к добыче.
Исследователи показали, что митохондрии не только обеспечивают клетку энергией, но и конкурируют с патогеном за витамин B9 — фолат. Этот витамин необходим T. gondii для синтеза нуклеотидов, строительных блоков ДНК. Когда митохондрии усиливают собственный метаболизм и расходуют больше фолата, паразит остается без питания и замедляет рост.
Во время инфекции количество митохондриальной ДНК в клетке увеличивается. Ученые обнаружили, что ключевую роль играет белок ATF4, регулирующий экспрессию генов в условиях стресса. Он активируется при вторжении паразита, стимулирует рост числа мтДНК и усиливает метаболизм митохондрий. Если же работу ATF4 блокировать, паразит развивается быстрее — то есть именно усиленный метаболизм помогает клетке подавлять инфекцию.
Дальнейшие эксперименты подтвердили: ускоренный метаболизм митохондрий потребляет больше фолата, чем остается для T. gondii. Лишившись возможности строить собственную ДНК, паразит растет заметно медленнее.
Когда-то митохондрии были свободноживущими бактериями и до сих пор сохранили собственную ДНК. Теперь они действуют не только как «энергетические фабрики», но и как «пехота клетки» — вступают в борьбу с захватчиками и защищают организм на молекулярном уровне.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что клеточная теория — доказательство единства всего живого.
