Definition af mitokondriel dynamik

Angel Zamora Ramirez
Grad i fysik

Mitokondriel dynamik er det sæt af processer, gennem hvilke mitokondrier former morfologien af ​​en celles mitokondrielle netværk.

I den litteratur Det er almindeligt, at mitokondrierne fremstår som et ovalt organel, der har til opgave at forsyne energi til cellen i form af ATP. Denne forenklede model af mitokondrierne er nyttig til at lokalisere den som en del af cellen, men den giver også et noget misvisende billede af mitokondrierne i cellen.

I modsætning til hvad der generelt er vist, varierer antallet af mitokondrier fra væv til væv, væv med højt energiforbrug. såsom skeletmuskulatur og hjertemuskulatur har et større antal mitokondrier end dem, der ikke har brug for så meget energi. Derudover er mitokondrier i stand til at danne netværk og subpopulationer inden for den samme celle. Det mitokondrielle netværk er i stand til at tilpasse sig cellens metaboliske krav, denne tilpasning er opnås takket være "mitokondriel dynamik", som er sammensat af processerne "fusion" og "fission" mitokondrie.

mitokondriel fusion

Mitokondriel fusion opstår, når to mitokondrier smelter sammen for at danne en større, aflang mitokondrier. Mitokondrier har to membraner, en ydre membran og en indre membran. I fusionsprocessen skal begge membraner samles for at generere en større mitokondrier. Hos pattedyr sker mitokondriel fusion takket være proteiner Mfn1 og Mfn2, der er ansvarlige for fusionen af ​​de ydre membraner og OPA 1-proteinet, der fusionerer de indre membraner.

Matrixen er det rum, der afgrænses af mitokondriernes indre membran, i det er dna mitokondrier, visse proteiner og organiske ioner, bl.a. Når to mitokondrier smelter sammen, deles indholdet af deres matricer også. Det menes således, at en af ​​funktionerne ved mitokondriel fusion er at holde mitokondrier i en tilstand optimal til produktion af ATP, desuden muliggør fusionen en mere samlet og langstrakt form til mitokondrielle netværk af celle.

mitokondriel fission

Modsat mitokondriel fusion er mitokondriel fission. Denne proces opstår, når en mitokondrie fragmenterer for at give anledning til to mindre mitokondrier. Mitokondriel fission hos pattedyr opstår takket være intervention af Drp1-proteinet ophobes dette protein på visse specifikke steder på mitokondriernes ydre membran og "klemmer" det, indtil det skæres, og der opnås to mindre mitokondrier.

En af funktionerne ved mitokondriel fission er transporten af ​​mitokondrier fra en del af cellen til en anden, da mindre mitokondrier er nemmere at transportere. Fission kan også tjene til at udelukke fra mitokondrielle netværk de mitokondrier, der ikke længere fungerer korrekt og efterfølgende nedbrydes.

Mitokondriel kvalitetskontrol

Han vedligeholdelse af mitokondrielle netværk er af vital betydning for at sikre den korrekte funktion af stofskiftemobiltelefon. Mitokondrielt DNA er særligt modtageligt for skader og mutationer, fordi det ikke har beskyttende mekanismer som nuklear DNA. Skader på mitokondrielt DNA og andre tilstande såsom oxidativt stress kan forårsage, at mitokondrier ikke fungerer korrekt.

For at kunne håndtere dette er der styr på kvalitet som i høj grad er formet af mitokondriel dynamik. Kontinuerlige cyklusser af fusion og fission hjælper med at reparere mitokondrielle netværk og udskiller dysfunktionelle mitokondrier, der påvirker cellen. Dysfunktionelle mitokondrier nedbrydes gennem en anden proces kaldet "mitofagi". På denne måde sikres det, at mitokondrielle netværk hovedsageligt består af mitokondrier. funktionelle.

Mitokondriel dynamik og patologier

Forskellige patologiske tilstande er blevet forbundet med en funktionsfejl i mitokondriel dynamik. Visse typer af Charcot-Marie-Tooth sygdom er blevet forbundet med mutationer i genet, der koder for mitokondriefusionsproteinet Mfn2. Forskellige mutationer i genet, der koder for OPA1, er blevet forbundet med optisk atrofi, den mest almindelige arvelige optisk neuropati. Også tilstande, der påvirker stofskiftet, såsom fedme eller metabolisk syndrom, har været relateret til mitokondriel dysfunktion og med en ubalance i mitokondriel dynamik, hvilket resulterer i et stærkere mitokondrielt netværk. fragmenteret.

Mitokondriel dynamik og træning

Skeletmuskulatur er et af vævene med det største antal mitokondrier på grund af den store mængde energi, det kræver. Motion stimulerer især skeletmuskulaturen og har vist sig at være i stand til at modificere mitokondriel dynamik i dette væv.

Forskellige undersøgelser viser, at træning øger mitokondriel fusion i skeletmuskulaturen. Derudover er det i stand til at stimulere nedbrydningen af ​​dysfunktionelle mitokondrier gennem mitofagi og øge antallet af mitokondrier til stede i skeletmuskulaturen. Alle disse effekter forstærker nytten af ​​træning til at forebygge og bekæmpe fedme og metabolisk syndrom.