Definitie van mitochondriale dynamiek

Engel Zamora Ramirez
Graad in de natuurkunde

Mitochondriale dynamiek is de reeks processen waardoor mitochondriën de morfologie van het mitochondriale netwerk van een cel vormen.

In de literatuur Het is gebruikelijk dat de mitochondriën verschijnen als een ovaalvormig organel dat de taak heeft om te voorzien energie naar de cel in de vorm van ATP. Dit vereenvoudigde model van de mitochondriën is nuttig om het als onderdeel van de cel te lokaliseren, maar het geeft ook een enigszins misleidend beeld van de mitochondriën in de cel.

In tegenstelling tot wat algemeen wordt getoond, varieert het aantal mitochondriën van weefsel tot weefsel, weefsels met een hoog energieverbruik. zoals skeletspier en hartspier hebben een groter aantal mitochondriën dan degenen die niet zoveel energie nodig hebben. Bovendien zijn mitochondriën in staat netwerken en subpopulaties binnen dezelfde cel te vormen. Het mitochondriale netwerk is in staat zich aan te passen aan de metabole eisen van de cel, deze aanpassing is dat ook bereikt dankzij "mitochondriale dynamiek", die is samengesteld uit de processen van "fusie" en "splijting" mitochondriaal.

mitochondriale fusie

Mitochondriale fusie vindt plaats wanneer twee mitochondriën samensmelten tot één grotere, langwerpige mitochondriën. Mitochondriën hebben twee membranen, een buitenmembraan en een binnenmembraan. In het fusieproces moeten beide membranen samenkomen om grotere mitochondriën te genereren. Bij zoogdieren vindt mitochondriale fusie plaats dankzij eiwitten Mfn1 en Mfn2 die verantwoordelijk zijn voor de versmelting van de buitenste membranen en het OPA 1-eiwit dat de binnenste membranen versmelt.

De matrix is ​​de ruimte die wordt begrensd door het binnenmembraan van de mitochondriën, daarin bevindt zich de DNA onder andere mitochondriaal, bepaalde eiwitten en organische ionen. Wanneer twee mitochondriën samensmelten, wordt ook de inhoud van hun matrices gedeeld. Er wordt dus gedacht dat een van de functies van mitochondriale fusie is om de mitochondriën in een toestand te houden optimaal voor de productie van ATP, bovendien maakt de fusie het mogelijk om een ​​meer verenigde en langgerekte vorm te geven aan het mitochondriale netwerk van de cel.

mitochondriale splitsing

Tegenover mitochondriale fusie staat mitochondriale splitsing. Dit proces vindt plaats wanneer een mitochondrion fragmenteert om aanleiding te geven tot twee kleinere mitochondria. Mitochondriale splijting bij zoogdieren vindt plaats dankzij de interventie van het Drp1-eiwit hoopt dit eiwit zich op bepaalde specifieke plaatsen op het buitenmembraan van de mitochondriën op en "knijpt" het samen totdat het wordt doorgesneden en twee kleinere mitochondriën worden verkregen.

Een van de functies van mitochondriale splitsing is het transport van mitochondriën van het ene deel van de cel naar het andere, aangezien kleinere mitochondriën gemakkelijker te transporteren zijn. Ook kan splijting dienen om die mitochondriën die niet langer goed functioneren en vervolgens worden afgebroken, uit te sluiten van het mitochondriale netwerk.

Mitochondriale kwaliteitscontrole

Hij onderhoud van het mitochondriale netwerk is van vitaal belang voor het goed functioneren van de metabolismemobiele telefoon. Mitochondriaal DNA is bijzonder gevoelig voor schade en mutaties omdat het geen beschermende mechanismen heeft zoals nucleair DNA. Schade aan mitochondriaal DNA en andere aandoeningen zoals oxidatieve stress kunnen ervoor zorgen dat mitochondriën niet goed functioneren.

Om hiermee om te gaan is er een controle van kwaliteit die grotendeels wordt gevormd door de mitochondriale dynamiek. Continue cycli van fusie en splitsing helpen het mitochondriale netwerk te herstellen en disfunctionele mitochondriën uit te scheiden die de cel aantasten. Disfunctionele mitochondriën worden afgebroken door een ander proces dat 'mitofagie' wordt genoemd. Op deze manier wordt ervoor gezorgd dat het mitochondriale netwerk grotendeels uit mitochondriën bestaat. functioneel.

Mitochondriale dynamiek en pathologieën

Verschillende pathologische aandoeningen zijn in verband gebracht met een storing in de mitochondriale dynamiek. Bepaalde typen van de ziekte van Charcot-Marie-Tooth zijn in verband gebracht met mutaties in het gen dat codeert voor het mitochondriale fusie-eiwit Mfn2. Verschillende mutaties in het gen dat codeert voor OPA1 zijn in verband gebracht met optische atrofie, de meest voorkomende erfelijke optische neuropathie. Ook aandoeningen die het metabolisme beïnvloeden, zoals obesitas of metabool syndroom, zijn in verband gebracht met de mitochondriale disfunctie en met een onbalans in mitochondriale dynamiek resulterend in een sterker mitochondriaal netwerk. gefragmenteerd.

Mitochondriale dynamiek en oefening

Skeletspier is een van de weefsels met het grootste aantal mitochondriën vanwege de grote hoeveelheid energie die het vereist. Oefening stimuleert vooral de skeletspieren en het is aangetoond dat het in staat is de mitochondriale dynamiek in dit weefsel te wijzigen.

Verschillende onderzoeken tonen aan dat lichaamsbeweging de mitochondriale fusie in skeletspieren verhoogt. Bovendien is het in staat om de afbraak van disfunctionele mitochondriën door mitofagie te stimuleren en het aantal mitochondriën in de skeletspieren te vergroten. Al deze effecten versterken het nut van lichaamsbeweging bij het voorkomen en bestrijden van obesitas en het metabool syndroom.