Definicja dynamiki mitochondrialnej

Anioł Zamora Ramirez
Dyplom z fizyki

Dynamika mitochondrialna to zestaw procesów, poprzez które mitochondria kształtują morfologię sieci mitochondrialnej komórki.

w literatura Często mitochondria wyglądają jak owalne organelle, których zadaniem jest zaopatrzenie energia do komórki w postaci ATP. Ten uproszczony model mitochondriów jest pomocny w zlokalizowaniu ich jako części komórki, jednak daje również nieco mylący obraz mitochondriów w komórce.

W przeciwieństwie do tego, co ogólnie się pokazuje, liczba mitochondriów różni się w zależności od tkanki, tkanki o wysokim zużyciu energii. takie jak mięśnie szkieletowe i mięsień sercowy mają większą liczbę mitochondriów niż te, które nie potrzebują tak dużo energii. Ponadto mitochondria są zdolne do tworzenia sieci i subpopulacji w obrębie tej samej komórki. Sieć mitochondrialna jest zdolna do przystosowania się do metabolicznych wymagań komórki, ta adaptacja jest osiągnięty dzięki „dynamice mitochondrialnej”, na którą składają się procesy „fuzji” i „rozszczepienia” mitochondrialny.

fuzja mitochondrialna

Fuzja mitochondrialna zachodzi, gdy dwa mitochondria łączą się, tworząc jeden większy, wydłużony mitochondrium. Mitochondria mają dwie błony, błonę zewnętrzną i błonę wewnętrzną. W procesie fuzji obie błony muszą się połączyć, aby wytworzyć większe mitochondria. U ssaków fuzja mitochondriów odbywa się dzięki białka Mfn1 i Mfn2, które są odpowiedzialne za fuzję błon zewnętrznych i białko OPA 1, które łączy błony wewnętrzne.

Matryca to przestrzeń ograniczona wewnętrzną błoną mitochondriów, w której znajduje się DNA między innymi mitochondrialne, niektóre białka i jony organiczne. Kiedy dwa mitochondria łączą się, zawartość ich macierzy jest również współdzielona. Dlatego uważa się, że jedną z funkcji fuzji mitochondriów jest utrzymywanie mitochondriów w stanie optymalna do produkcji ATP, ponadto fuzja pozwala na nadanie bardziej jednolitego i wydłużonego kształtu sieci mitochondrialnej komórka.

rozszczepienie mitochondrialne

Przeciwieństwem fuzji mitochondrialnej jest rozszczepienie mitochondrialne. Proces ten zachodzi, gdy mitochondrium ulega fragmentacji, dając początek dwóm mniejszym mitochondriom. Rozszczepienie mitochondriów u ssaków następuje dzięki interwencja białka Drp1, białko to gromadzi się w określonych miejscach na zewnętrznej błonie mitochondriów i „ściska” je, aż zostanie przecięte i otrzymane zostaną dwa mniejsze mitochondria.

Jedną z funkcji rozszczepienia mitochondriów jest transport mitochondriów z jednej części komórki do drugiej, ponieważ mniejsze mitochondria są łatwiejsze w transporcie. Rozszczepienie może również służyć do wykluczenia z sieci mitochondrialnej tych mitochondriów, które nie funkcjonują już prawidłowo, a następnie ulegają degradacji.

Kontrola jakości mitochondriów

On konserwacja sieci mitochondrialnej ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania metabolizmkomórka. DNA mitochondrialne jest szczególnie podatne na uszkodzenia i mutacje, ponieważ nie posiada mechanizmów ochronnych, takich jak DNA jądrowe. Uszkodzenie mitochondrialnego DNA i inne stany, takie jak stres oksydacyjny, mogą powodować nieprawidłowe funkcjonowanie mitochondriów.

Aby sobie z tym poradzić, istnieje kontrola jakość który jest w dużej mierze kształtowany przez dynamikę mitochondriów. Ciągłe cykle fuzji i rozszczepienia pomagają naprawić sieć mitochondriów i wydzielać dysfunkcyjne mitochondria, które wpływają na komórkę. Dysfunkcjonalne mitochondria są rozkładane w innym procesie zwanym „mitofagią”. W ten sposób zapewnia się, że sieć mitochondrialna składa się głównie z mitochondriów. funkcjonalny.

Dynamika i patologie mitochondrialne

Różne stany patologiczne są związane z nieprawidłowym funkcjonowaniem dynamiki mitochondriów. Niektóre rodzaje choroby Charcota-Mariego-Tootha są związane z mutacjami w genie kodującym mitochondrialne białko fuzyjne Mfn2. Różne mutacje w genie kodującym OPA1 są związane z zanikiem nerwu wzrokowego, najczęstszą dziedziczną neuropatią nerwu wzrokowego. Również stany wpływające na metabolizm, takie jak otyłość lub zespół metaboliczny, zostały powiązane z dysfunkcja mitochondriów i brak równowagi w dynamice mitochondriów skutkujący silniejszą siecią mitochondriów. fragmentowane.

Dynamika mitochondriów i ćwiczenia

Mięśnie szkieletowe są jedną z tkanek o największej liczbie mitochondriów ze względu na duże zapotrzebowanie na energię. Ćwiczenia szczególnie stymulują mięśnie szkieletowe i wykazano, że mogą modyfikować dynamikę mitochondriów w tej tkance.

Różne badania pokazują, że ćwiczenia zwiększają fuzję mitochondriów w mięśniach szkieletowych. Ponadto jest w stanie stymulować degradację dysfunkcyjnych mitochondriów poprzez mitofagię i zwiększać liczbę mitochondriów obecnych w mięśniach szkieletowych. Wszystkie te efekty wzmacniają przydatność ćwiczeń w zapobieganiu i zwalczaniu otyłości i zespołu metabolicznego.