Definition der mitochondrialen Dynamik

Engel Zamora Ramírez
Abschluss in Physik

Die mitochondriale Dynamik ist eine Reihe von Prozessen, durch die Mitochondrien die Morphologie des mitochondrialen Netzwerks einer Zelle formen.

Im Literatur Es ist üblich, dass die Mitochondrien als ovales Organell erscheinen, das die Aufgabe hat, zu versorgen Energie in Form von ATP in die Zelle. Dieses vereinfachte Modell der Mitochondrien ist hilfreich, um sie als Teil der Zelle zu lokalisieren, vermittelt jedoch auch ein etwas irreführendes Bild der Mitochondrien in der Zelle.

Im Gegensatz zu dem, was allgemein gezeigt wird, variiert die Anzahl der Mitochondrien von einem Gewebe zum anderen, Gewebe mit hohem Energieverbrauch. wie Skelettmuskel und Herzmuskel haben eine größere Anzahl von Mitochondrien als solche, die nicht so viel Energie benötigen. Darüber hinaus sind Mitochondrien in der Lage, Netzwerke und Subpopulationen innerhalb derselben Zelle zu bilden. Das mitochondriale Netzwerk ist in der Lage, sich an die metabolischen Anforderungen der Zelle anzupassen, diese Anpassung ist erreicht durch "mitochondriale Dynamik", die sich aus den Prozessen "Fusion" und "Spaltung" zusammensetzt mitochondrial.

mitochondriale Fusion

Mitochondriale Fusion tritt auf, wenn zwei Mitochondrien zu einem größeren, länglichen Mitochondrium verschmelzen. Mitochondrien haben zwei Membranen, eine äußere Membran und eine innere Membran. Bei der Fusion müssen beide Membranen zusammenkommen, um größere Mitochondrien zu erzeugen. Bei Säugetieren findet die mitochondriale Fusion dank statt Proteine Mfn1 und Mfn2, die für die Fusion der äußeren Membranen verantwortlich sind, und das OPA 1-Protein, das die inneren Membranen fusioniert.

Die Matrix ist der von der inneren Membran der Mitochondrien begrenzte Raum, in dem sich die DNA Mitochondrien, bestimmte Proteine ​​und organische Ionen, unter anderem. Wenn zwei Mitochondrien verschmelzen, wird auch der Inhalt ihrer Matrizen geteilt. Daher wird angenommen, dass eine der Funktionen der mitochondrialen Fusion darin besteht, die Mitochondrien in einem Zustand zu halten optimal für die Produktion von ATP, außerdem ermöglicht die Fusion, dem mitochondrialen Netzwerk eine einheitlichere und länglichere Form zu geben Zelle.

mitochondriale Spaltung

Das Gegenteil der mitochondrialen Fusion ist die mitochondriale Spaltung. Dieser Prozess tritt auf, wenn ein Mitochondrium fragmentiert wird, um zwei kleinere Mitochondrien entstehen zu lassen. Die Mitochondrienspaltung bei Säugetieren erfolgt dank der Intervention des Drp1-Proteins, dieses Protein sammelt sich an bestimmten spezifischen Stellen auf der äußeren Membran der Mitochondrien und „quetscht“ es, bis es geschnitten wird und zwei kleinere Mitochondrien erhalten werden.

Eine der Funktionen der mitochondrialen Spaltung ist der Transport von Mitochondrien von einem Teil der Zelle zum anderen, da kleinere Mitochondrien leichter zu transportieren sind. Außerdem kann die Spaltung dazu dienen, Mitochondrien aus dem mitochondrialen Netzwerk auszuschließen, die nicht mehr richtig funktionieren und anschließend abgebaut werden.

Mitochondriale Qualitätskontrolle

Er Wartung des mitochondrialen Netzwerks ist von entscheidender Bedeutung, um das reibungslose Funktionieren der zu gewährleisten StoffwechselHandy. Mitochondriale DNA ist besonders anfällig für Schäden und Mutationen, da sie keine Schutzmechanismen wie Kern-DNA besitzt. Schäden an der mitochondrialen DNA und andere Bedingungen wie oxidativer Stress können dazu führen, dass die Mitochondrien nicht richtig funktionieren.

Um damit umzugehen, gibt es eine Kontrolle von Qualität die maßgeblich von der mitochondrialen Dynamik geprägt ist. Kontinuierliche Fusions- und Spaltungszyklen helfen, das mitochondriale Netzwerk zu reparieren und dysfunktionale Mitochondrien abzusondern, die die Zelle beeinflussen. Dysfunktionale Mitochondrien werden durch einen anderen Prozess namens „Mitophagie“ abgebaut. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das mitochondriale Netzwerk hauptsächlich aus Mitochondrien besteht. funktionell.

Mitochondriale Dynamik und Pathologien

Verschiedene pathologische Zustände wurden mit einer Fehlfunktion der mitochondrialen Dynamik in Verbindung gebracht. Bestimmte Arten der Charcot-Marie-Tooth-Krankheit wurden mit Mutationen im Gen in Verbindung gebracht, das für das mitochondriale Fusionsprotein Mfn2 kodiert. Verschiedene Mutationen im Gen, das für OPA1 kodiert, wurden mit Optikusatrophie, der häufigsten hereditären Optikusneuropathie, in Verbindung gebracht. Auch Erkrankungen, die den Stoffwechsel beeinflussen, wie Fettleibigkeit oder metabolisches Syndrom, wurden mit dem in Verbindung gebracht mitochondriale Dysfunktion und mit einem Ungleichgewicht in der mitochondrialen Dynamik, was zu einem stärkeren mitochondrialen Netzwerk führt. fragmentiert.

Mitochondriale Dynamik und Bewegung

Der Skelettmuskel ist eines der Gewebe mit der größten Anzahl an Mitochondrien, da er viel Energie benötigt. Übung stimuliert insbesondere die Skelettmuskulatur und es hat sich gezeigt, dass sie in der Lage ist, die mitochondriale Dynamik in diesem Gewebe zu modifizieren.

Verschiedene Studien zeigen, dass Bewegung die mitochondriale Fusion im Skelettmuskel erhöht. Darüber hinaus ist es in der Lage, den Abbau funktionsgestörter Mitochondrien durch Mitophagie zu stimulieren und die Anzahl der im Skelettmuskel vorhandenen Mitochondrien zu erhöhen. All diese Wirkungen unterstreichen den Nutzen von Bewegung bei der Vorbeugung und Bekämpfung von Fettleibigkeit und metabolischem Syndrom.