הגדרה של דינמיקה מיטוכונדריאלית

אנחל זמורה רמירז
תואר בפיזיקה

דינמיקה מיטוכונדריה היא מכלול התהליכים שבאמצעותם מיטוכונדריה מעצבות את המורפולוגיה של רשת המיטוכונדריה של התא.

בתוך ה סִפְרוּת נפוץ שהמיטוכונדריה מופיעה כאברון בצורת אליפסה שיש לו תפקיד לספק אֵנֶרְגִיָה לתא בצורה של ATP. המודל הפשוט הזה של המיטוכונדריה מועיל באיתורם כחלק מהתא, אולם הוא גם נותן תמונה מעט מטעה של המיטוכונדריה בתא.

בניגוד למה שמוצג בדרך כלל, מספר המיטוכונדריות משתנה מרקמה אחת לאחרת, רקמות עם צריכת אנרגיה גבוהה. כמו שרירי השלד ושריר הלב יש מספר רב יותר של מיטוכונדריה מאלה שאינם זקוקים לכל כך הרבה אנרגיה. בנוסף, המיטוכונדריה מסוגלות ליצור רשתות ותת-אוכלוסיות בתוך אותו תא. רשת המיטוכונדריה מסוגלת להסתגל לדרישות המטבוליות של התא, הסתגלות זו היא מושגת הודות ל"דינמיקה מיטוכונדריאלית", המורכבת מתהליכי "היתוך" ו"ביקוע" מיטוכונדריה.

היתוך מיטוכונדריאלי

היתוך מיטוכונדריה מתרחש כאשר שתי מיטוכונדריות מתמזגות ליצירת מיטוכונדריה אחת גדולה יותר ומוארכת. למיטוכונדריה שני ממברנות, קרום חיצוני וקרום פנימי. בתהליך ההיתוך שני הממברנות צריכים להתאחד כדי ליצור מיטוכונדריה גדולה יותר. אצל יונקים, היתוך מיטוכונדריאלי מתרחש הודות ל

המטריצה ​​היא החלל התוחם על ידי הממברנה הפנימית של המיטוכונדריה, בו נמצא דנ"א מיטוכונדריה, חלבונים מסוימים ויונים אורגניים, בין היתר. כאשר שתי מיטוכונדריות מתמזגות, גם תוכן המטריצות שלהן משותף. לפיכך, חושבים שאחד מתפקידיו של היתוך מיטוכונדריאלי הוא לשמור את המיטוכונדריה במצב אופטימלי לייצור ATP, בנוסף, ההיתוך מאפשר לתת צורה מאוחדת ומוארכת יותר לרשת המיטוכונדריה של תָא.

ביקוע מיטוכונדריאלי

הניגוד לאיחוי המיטוכונדריאלי הוא ביקוע מיטוכונדריאלי. תהליך זה מתרחש כאשר מיטוכונדריון מתפצל כדי ליצור שתי מיטוכונדריות קטנות יותר. ביקוע מיטוכונדריאלי ביונקים מתרחש הודות ל התערבות של חלבון Drp1, חלבון זה מצטבר באתרים ספציפיים מסוימים על הממברנה החיצונית של המיטוכונדריה ו"סוחט" אותו עד שהוא נחתך ומתקבלות שתי מיטוכונדריות קטנות יותר.

אחד מתפקידי הביקוע של המיטוכונדריה הוא הובלת המיטוכונדריה מחלק אחד של התא לאחר, מכיוון שקל יותר להעביר מיטוכונדריה קטנות יותר. כמו כן, ביקוע יכול לשמש כדי להוציא מהרשת המיטוכונדריה את המיטוכונדריות שכבר אינן מתפקדות כראוי ומתכלות לאחר מכן.

בקרת איכות מיטוכונדריה

הוא תחזוקה של רשת המיטוכונדריה יש חשיבות חיונית כדי להבטיח את תפקוד תקין של חילוף חומריםטלפון נייד. DNA מיטוכונדריאלי רגיש במיוחד לנזק ולמוטציות מכיוון שאין לו מנגנוני הגנה כמו DNA גרעיני. נזק ל-DNA המיטוכונדריאלי ומצבים אחרים כמו עקה חמצונית עלולים לגרום למיטוכונדריה לא לתפקד כראוי.

על מנת להתמודד עם זה, יש בקרה של איכות אשר מעוצב במידה רבה על ידי דינמיקה מיטוכונדריה. מחזורים מתמשכים של איחוי וביקוע עוזרים לתקן את הרשת המיטוכונדריה ולהפריש מיטוכונדריה לא מתפקדת המשפיעה על התא. מיטוכונדריה לא מתפקדת מתפרקת באמצעות תהליך אחר הנקרא "מיטופאגיה". בדרך זו, מובטח שרשת המיטוכונדריה מורכבת ברובה ממיטוכונדריה. פוּנקצִיוֹנָלִי.

דינמיקה ופתולוגיות של מיטוכונדריה

מצבים פתולוגיים שונים נקשרו לתפקוד לקוי של הדינמיקה המיטוכונדריה. סוגים מסוימים של מחלת Charcot-Marie-Tooth נקשרו למוטציות בגן המקודד לחלבון ההיתוך המיטוכונדריאלי Mfn2. מוטציות שונות בגן המקודד ל-OPA1 נקשרו לאטרופיה אופטית, הנוירופתיה האופטית התורשתית השכיחה ביותר. כמו כן, מצבים המשפיעים על חילוף החומרים, כגון השמנת יתר או תסמונת מטבולית, היו קשורים ל- תפקוד לקוי של המיטוכונדריה ועם חוסר איזון בדינמיקה של המיטוכונדריה וכתוצאה מכך רשת מיטוכונדריה חזקה יותר. מקוטע.

דינמיקה מיטוכונדריה ופעילות גופנית

שריר השלד הוא אחת הרקמות עם המספר הגדול ביותר של מיטוכונדריה בשל כמות האנרגיה הגדולה שהוא דורש. פעילות גופנית מעוררת במיוחד את שרירי השלד והוכחה כמסוגלת לשנות את הדינמיקה של המיטוכונדריה ברקמה זו.

מחקרים שונים מראים שפעילות גופנית מגבירה את איחוי המיטוכונדריה בשרירי השלד. בנוסף, הוא מסוגל לעורר את השפלה של מיטוכונדריה לא מתפקדת באמצעות מיטופאגיה ולהגדיל את מספר המיטוכונדריות הקיימות בשרירי השלד. כל ההשפעות הללו מחזקות את התועלת של פעילות גופנית במניעה ובמלחמה בהשמנה ובתסמונת מטבולית.