Definisjon av mitokondriell dynamikk

Angel Zamora Ramirez
Grad i fysikk

Mitokondriell dynamikk er settet med prosesser der mitokondrier former morfologien til en celles mitokondrielle nettverk.

I litteratur Det er vanlig at mitokondriene fremstår som en oval organell som har som oppgave å forsyne energi til cellen i form av ATP. Denne forenklede modellen av mitokondriene er nyttig for å lokalisere den som en del av cellen, men den gir også et noe misvisende bilde av mitokondriene i cellen.

I motsetning til det som generelt er vist, varierer antallet mitokondrier fra ett vev til et annet, vev med høyt energiforbruk. som skjelettmuskulatur og hjertemuskel har et større antall mitokondrier enn de som ikke trenger så mye energi. I tillegg er mitokondrier i stand til å danne nettverk og underpopulasjoner innenfor samme celle. Det mitokondrielle nettverket er i stand til å tilpasse seg de metabolske kravene til cellen, denne tilpasningen er oppnådd takket være "mitokondriell dynamikk", som er sammensatt av prosessene "fusjon" og "fisjon" mitokondrie.

mitokondriell fusjon

Mitokondriell fusjon oppstår når to mitokondrier smelter sammen for å danne en større, langstrakt mitokondrier. Mitokondrier har to membraner, en ytre membran og en indre membran. I fusjonsprosessen må begge membranene komme sammen for å generere et større mitokondrier. Hos pattedyr skjer mitokondriell fusjon takket være proteiner Mfn1 og Mfn2 som er ansvarlige for fusjonen av de ytre membranene og OPA 1-proteinet som smelter sammen de indre membranene.

Matrisen er rommet avgrenset av den indre membranen til mitokondriene, i den er dna mitokondrie, visse proteiner og organiske ioner, blant annet. Når to mitokondrier smelter sammen, deles også innholdet i matrisene deres. Dermed antas det at en av funksjonene til mitokondriell fusjon er å holde mitokondrier i en tilstand optimal for produksjon av ATP, i tillegg gjør fusjonen det mulig å gi en mer samlet og langstrakt form til mitokondrielle nettverk av celle.

mitokondriell fisjon

I motsetning til mitokondriell fusjon er mitokondriell fisjon. Denne prosessen skjer når et mitokondrie fragmenterer for å gi opphav til to mindre mitokondrier. Mitokondriell fisjon hos pattedyr oppstår takket være innblanding av Drp1-proteinet akkumuleres dette proteinet på visse spesifikke steder på den ytre membranen av mitokondriene og "klemmer" det til det kuttes og to mindre mitokondrier oppnås.

En av funksjonene til mitokondriell fisjon er transport av mitokondrier fra en del av cellen til en annen, siden mindre mitokondrier er lettere å transportere. Fisjon kan også tjene til å ekskludere fra mitokondrienettverket de mitokondriene som ikke lenger fungerer som de skal og som deretter brytes ned.

Mitokondriell kvalitetskontroll

Han vedlikehold av mitokondrienettverket er av vital betydning for å sikre riktig funksjon av metabolismemobiltelefon. Mitokondrielt DNA er spesielt utsatt for skader og mutasjoner fordi det ikke har beskyttende mekanismer som kjernefysisk DNA. Skader på mitokondrielt DNA og andre tilstander som oksidativt stress kan føre til at mitokondrier ikke fungerer som de skal.

For å håndtere dette er det en kontroll av kvalitet som i stor grad er formet av mitokondriell dynamikk. Kontinuerlige sykluser av fusjon og fisjon hjelper til med å reparere mitokondrielle nettverk og skiller ut dysfunksjonelle mitokondrier som påvirker cellen. Dysfunksjonelle mitokondrier brytes ned gjennom en annen prosess som kalles "mitofagi". På denne måten sikres det at mitokondrienettverket for det meste består av mitokondrier. funksjonell.

Mitokondriell dynamikk og patologier

Ulike patologiske tilstander har vært assosiert med funksjonsfeil i mitokondriell dynamikk. Visse typer Charcot-Marie-Tooth-sykdom har blitt assosiert med mutasjoner i genet som koder for mitokondriell fusjonsprotein Mfn2. Ulike mutasjoner i genet som koder for OPA1 har blitt assosiert med optisk atrofi, den vanligste arvelige optiske nevropatien. Også forhold som påvirker metabolismen, som fedme eller metabolsk syndrom, har vært relatert til mitokondriell dysfunksjon og med ubalanse i mitokondriell dynamikk som resulterer i et sterkere mitokondrielt nettverk. fragmentert.

Mitokondriell dynamikk og trening

Skjelettmuskulatur er et av vevene med det største antallet mitokondrier på grunn av den store mengden energi det krever. Trening stimulerer spesielt skjelettmuskulaturen og har vist seg å være i stand til å modifisere mitokondriell dynamikk i dette vevet.

Ulike studier viser at trening øker mitokondriell fusjon i skjelettmuskulaturen. I tillegg er det i stand til å stimulere nedbrytningen av dysfunksjonelle mitokondrier gjennom mitofagi og øke antallet mitokondrier som er tilstede i skjelettmuskulaturen. Alle disse effektene forsterker nytten av trening for å forebygge og bekjempe fedme og metabolsk syndrom.