Määritelmä mitokondrioiden dynamiikka

Enkeli Zamora Ramirez
Fysiikan tutkinto

Mitokondriodynamiikka on joukko prosesseja, joiden kautta mitokondriot muokkaavat solun mitokondrioverkoston morfologiaa.

Vuonna kirjallisuus On tavallista, että mitokondriot näyttävät soikealta organellilta, jonka tehtävänä on toimittaa energiaa soluun ATP: n muodossa. Tämä mitokondrioiden yksinkertaistettu malli auttaa paikantamaan sen osaksi solua, mutta se antaa myös jonkin verran harhaanjohtavan kuvan solun mitokondrioista.

Toisin kuin yleisesti esitetään, mitokondrioiden määrä vaihtelee kudoksesta toiseen, kudoksissa, jotka kuluttavat paljon energiaa. kuten luurankolihaksissa ja sydänlihaksissa on enemmän mitokondrioita kuin niissä, jotka eivät tarvitse yhtä paljon energiaa. Lisäksi mitokondriot pystyvät muodostamaan verkostoja ja alapopulaatioita samassa solussa. Mitokondrioverkko pystyy sopeutumaan solun aineenvaihdunnan vaatimuksiin, tämä sopeutuminen on saavutetaan "mitokondriodynamiikan" ansiosta, joka koostuu "fuusion" ja "fission" prosesseista mitokondriaalinen.

mitokondrioiden fuusio

Mitokondrioiden fuusio tapahtuu, kun kaksi mitokondriota sulautuvat yhteen suuremmaksi, pitkänomaiseksi mitokondrioksi. Mitokondrioissa on kaksi kalvoa, ulkokalvo ja sisäkalvo. Fuusioprosessissa molempien kalvojen on yhdistettävä suurempien mitokondrioiden muodostamiseksi. Nisäkkäissä mitokondrioiden fuusio tapahtuu sen ansiosta proteiinit Mfn1 ja Mfn2, jotka vastaavat ulkokalvojen ja OPA 1 -proteiinin fuusiosta, joka sulattaa sisäkalvot.

Matriisi on tila, jonka rajaa mitokondrioiden sisäkalvo, siinä on dna mitokondrio, tietyt proteiinit ja orgaaniset ionit mm. Kun kaksi mitokondriota sulautuvat yhteen, myös niiden matriisien sisältö jaetaan. Näin ollen ajatellaan, että yksi mitokondrioiden fuusion tehtävistä on pitää mitokondriot tilassa optimaalinen ATP: n tuotantoon, lisäksi fuusio mahdollistaa yhtenäisemmän ja pitkänomaisemman muodon mitokondrioverkostolle. solu.

mitokondrioiden fissio

Mitokondrioiden fuusiota vastakohtana on mitokondrioiden fissio. Tämä prosessi tapahtuu, kun mitokondrio katkeaa muodostaen kaksi pienempää mitokondriota. Mitokondrioiden fissio nisäkkäillä tapahtuu sen ansiosta väliintuloa Drp1-proteiinista tämä proteiini kerääntyy tiettyihin kohtiin mitokondrioiden ulkokalvolla ja "puristaa" sitä, kunnes se leikataan ja saadaan kaksi pienempää mitokondriota.

Yksi mitokondrioiden fission tehtävistä on mitokondrioiden kuljettaminen solun yhdestä osasta toiseen, koska pienempiä mitokondrioita on helpompi kuljettaa. Fissio voi myös sulkea mitokondrioverkostosta pois mitokondriot, jotka eivät enää toimi kunnolla ja jotka myöhemmin hajoavat.

Mitokondrioiden laadunvalvonta

Hän huolto mitokondrioverkosto on elintärkeä sen asianmukaisen toiminnan varmistamiseksi aineenvaihduntaakännykkä. Mitokondrio-DNA on erityisen herkkä vaurioille ja mutaatioille, koska sillä ei ole ydin-DNA: n kaltaisia ​​suojamekanismeja. Mitokondrioiden DNA: n vauriot ja muut olosuhteet, kuten oksidatiivinen stressi, voivat aiheuttaa mitokondrioiden toimintahäiriöitä.

Tämän käsittelemiseksi on olemassa valvontaa laatu joka on pitkälti mitokondriodynamiikan muovaama. Jatkuvat fuusio- ja fissiosyklit auttavat korjaamaan mitokondrioverkostoa ja erittämään toimivia mitokondrioita, jotka vaikuttavat soluun. Toimimattomat mitokondriot hajoavat toisen prosessin kautta, jota kutsutaan "mitofagiksi". Tällä tavalla varmistetaan, että mitokondrioverkosto koostuu pääosin mitokondrioista. toimiva.

Mitokondrioiden dynamiikka ja patologiat

Erilaisia ​​patologisia tiloja on liitetty mitokondrioiden dynamiikan toimintahäiriöön. Tietyt Charcot-Marie-Tooth-taudin tyypit on yhdistetty mitokondrioiden fuusioproteiinia Mfn2 koodaavan geenin mutaatioihin. Erilaisia ​​mutaatioita OPA1:tä koodaavassa geenissä on yhdistetty optiseen atrofiaan, joka on yleisin perinnöllinen optinen neuropatia. Myös aineenvaihduntaan vaikuttavat sairaudet, kuten liikalihavuus tai metabolinen oireyhtymä, on liitetty tähän mitokondrioiden toimintahäiriö ja mitokondrioiden dynamiikan epätasapaino, mikä johtaa vahvempaan mitokondrioverkostoon. pirstoutunut.

Mitokondriodynamiikka ja harjoitus

Luustolihas on yksi kudoksista, jossa on eniten mitokondrioita, koska se vaatii paljon energiaa. Harjoittelu stimuloi erityisesti luustolihaksia, ja sen on osoitettu pystyvän muokkaamaan mitokondrioiden dynamiikkaa tässä kudoksessa.

Useat tutkimukset osoittavat, että harjoitus lisää mitokondrioiden fuusiota luurankolihaksissa. Lisäksi se pystyy stimuloimaan dysfunktionaalisten mitokondrioiden hajoamista mitofagian kautta ja lisäämään luurankolihaksissa olevien mitokondrioiden määrää. Kaikki nämä vaikutukset vahvistavat liikunnan hyödyllisyyttä liikalihavuuden ja metabolisen oireyhtymän ehkäisyssä ja torjunnassa.