Jak komórki kontrolują mitochondria?

Błędy w mitochondrialnych procesach metabolicznych są odpowiedzialne za różne choroby, takie jak choroba Parkinsona i choroba Alzheimera. Naukowcy musieli dowiedzieć się, jak importować niezbędne elementy budulcowe do złożonych urządzeń biochemicznych tych regionów komórkowych. Kompleks TOM (mitochondrialnej otoczki błony zewnętrznej) służy jako brama do mitochondriów, przysłowiowej elektrowni komórkowej. Grupa robocza kierowana przez profesora Chrisa Meisingera z Instytutu Biochemii i Biologii Molekularnej na Uniwersytecie we Freiburgu wykazała teraz – w ludzkich komórkach – w jaki sposób cząsteczki sygnałowe kontrolują tę bramę. Białko sygnałowe o nazwie DYRK1A moduluje maszynerię molekularną TOM i sprawia, że ​​jest ona bardziej przepuszczalna dla enzymów ważnych dla metabolizmu komórkowego. W ten sposób grupa odkryła pierwsze białko wskaźnikowe, które bezpośrednio wpływa na ten proces importu u ludzi. Ich prace zostały opublikowane w czasopiśmie Połączenia z naturą.

Zaburzenia wzrostu w nowym świetle

w Zaburzenia neurorozwojowe Podobnie jak autyzm, małogłowie i zespół Downa, DYRK1A jest wadliwy. „Powiązanie mitochondrialne jest nowe. Te odkrycia pozwalają nam lepiej zrozumieć te zaburzenia i opracować strategie leczenia” – mówi dr Adinarayana Marada, członek zespołu Meisinger.

„Naukowcy od dawna wierzyli, że kompleks TOM był sztywną strukturą w błonie mitochondrialnej, której drzwi były zawsze otwarte” – wyjaśnia Meisinger. Jego zespół niedawno zademonstrował mechanizmy sygnalizacyjne w drożdżach piekarskich, które zmieniają podjednostki TOM w zależności od stanu metabolicznego komórki lub w odpowiedzi na nagły stres. W ten sposób komórka może specyficznie kontrolować przepływ pierwotnych białek w celu budowy elementów metabolicznych i może dostosowywać funkcje mitochondriów do zmienionego stanu komórkowego. Wcześniej nie wiadomo było, czy te mechanizmy są również obecne u ludzi.

DYRK1A działa na kompleks TOM

Pierwsi autorzy badania, dr Corvin Walter i dr Adenrayana Marada z Meisinger Research Group, opracowali systematyczne podejście do śledzenia mechanizmów sygnalizacyjnych, takich jak te wywoływane przez kinazy białkowe u ludzi. Przez kilka lat testowali kandydatów przy użyciu metod biologii komórki i bioinformatyki i znaleźli to, czego szukali — DYRK1A, kinazę białkową działającą na kompleks TOM. „Dzięki temu znaleźliśmy igłę w stogu siana” – mówi Walter.