Definizione di dinamica mitocondriale

Angelo Zamora Ramirez
Laurea in fisica

La dinamica mitocondriale è l'insieme dei processi attraverso i quali i mitocondri modellano la morfologia della rete mitocondriale di una cellula.

Nel letteratura È comune che i mitocondri appaiano come un organello di forma ovale che ha il compito di rifornire energia alla cellula sotto forma di ATP. Questo modello semplificato dei mitocondri è utile per localizzarlo come parte della cellula, tuttavia fornisce anche un'immagine alquanto fuorviante dei mitocondri nella cellula.

Contrariamente a quanto generalmente mostrato, il numero dei mitocondri varia da un tessuto all'altro, tessuti ad alto consumo energetico. come il muscolo scheletrico e il muscolo cardiaco hanno un numero maggiore di mitocondri rispetto a quelli che non necessitano di tanta energia. Inoltre, i mitocondri sono in grado di formare reti e sottopopolazioni all'interno della stessa cellula. La rete mitocondriale è in grado di adattarsi alle richieste metaboliche della cellula, questo adattamento lo è raggiunto grazie alla "dinamica mitocondriale", che è composta dai processi di "fusione" e "fissione" mitocondriale.

fusione mitocondriale

La fusione mitocondriale si verifica quando due mitocondri si fondono per formare un mitocondrio più grande e allungato. I mitocondri hanno due membrane, una membrana esterna e una membrana interna. Nel processo di fusione entrambe le membrane devono unirsi per generare mitocondri più grandi. Nei mammiferi la fusione mitocondriale avviene grazie a proteine Mfn1 e Mfn2 che sono responsabili della fusione delle membrane esterne e della proteina OPA 1 che fonde le membrane interne.

La matrice è lo spazio delimitato dalla membrana interna dei mitocondri, in essa si trova il DNA mitocondriale, alcune proteine ​​e ioni organici, tra le altre cose. Quando due mitocondri si fondono, viene condiviso anche il contenuto delle loro matrici. Pertanto, si ritiene che una delle funzioni della fusione mitocondriale sia quella di mantenere i mitocondri in uno stato ottimale per la produzione di ATP, inoltre, la fusione permette di dare una forma più unita e allungata alla rete mitocondriale del cellula.

fissione mitocondriale

Di fronte alla fusione mitocondriale c'è la fissione mitocondriale. Questo processo si verifica quando un mitocondrio si frammenta per dare origine a due mitocondri più piccoli. La fissione mitocondriale nei mammiferi avviene grazie al intervento della proteina Drp1, questa proteina si accumula in determinati siti specifici sulla membrana esterna dei mitocondri e la “strizza” finché non viene tagliata e si ottengono due mitocondri più piccoli.

Una delle funzioni della fissione mitocondriale è il trasporto dei mitocondri da una parte all'altra della cellula, poiché i mitocondri più piccoli sono più facili da trasportare. Inoltre, la fissione può servire ad escludere dalla rete mitocondriale quei mitocondri che non funzionano più correttamente e vengono successivamente degradati.

Controllo di qualità mitocondriale

Lui manutenzione della rete mitocondriale è di vitale importanza per garantire il corretto funzionamento del metabolismocellulare. Il DNA mitocondriale è particolarmente suscettibile a danni e mutazioni perché non ha meccanismi protettivi come il DNA nucleare. Danni al DNA mitocondriale e altre condizioni come lo stress ossidativo possono causare il malfunzionamento dei mitocondri.

Per far fronte a questo, c'è un controllo di qualità che è in gran parte modellato dalle dinamiche mitocondriali. Cicli continui di fusione e fissione aiutano a riparare la rete mitocondriale e secernono mitocondri disfunzionali che colpiscono la cellula. I mitocondri disfunzionali vengono scomposti attraverso un altro processo chiamato "mitofagia". In questo modo si garantisce che la rete mitocondriale sia composta principalmente da mitocondri. funzionale.

Dinamiche e patologie mitocondriali

Varie condizioni patologiche sono state associate a un malfunzionamento della dinamica mitocondriale. Alcuni tipi di malattia di Charcot-Marie-Tooth sono stati associati a mutazioni nel gene che codifica per la proteina di fusione mitocondriale Mfn2. Varie mutazioni nel gene che codifica per OPA1 sono state associate all'atrofia ottica, la più comune neuropatia ottica ereditaria. Inoltre, le condizioni che influenzano il metabolismo, come l'obesità o la sindrome metabolica, sono state correlate al disfunzione mitocondriale e con uno squilibrio nella dinamica mitocondriale che risulta in una rete mitocondriale più forte. frammentato.

Dinamica ed esercizio mitocondriale

Il muscolo scheletrico è uno dei tessuti con il maggior numero di mitocondri a causa della grande quantità di energia che richiede. L'esercizio stimola soprattutto il muscolo scheletrico e si è dimostrato in grado di modificare la dinamica mitocondriale in questo tessuto.

Vari studi dimostrano che l'esercizio aumenta la fusione mitocondriale nel muscolo scheletrico. Inoltre, è in grado di stimolare la degradazione dei mitocondri disfunzionali attraverso la mitofagia e aumentare il numero di mitocondri presenti nel muscolo scheletrico. Tutti questi effetti rafforzano l'utilità dell'esercizio fisico nella prevenzione e nella lotta all'obesità e alla sindrome metabolica.