Определение митохондриальной динамики

Анхель Замора Рамирес
Степень по физике

Митохондриальная динамика представляет собой набор процессов, посредством которых митохондрии формируют морфологию митохондриальной сети клетки.

в литература Обычно митохондрии выглядят как органеллы овальной формы, задачей которых является снабжение энергия в клетку в виде АТФ. Эта упрощенная модель митохондрий помогает определить их как часть клетки, однако она также дает несколько вводящую в заблуждение картину митохондрий в клетке.

Вопреки тому, что обычно показано, количество митохондрий варьирует от одной ткани к другой, тканям с высоким потреблением энергии. такие как скелетная мышца и сердечная мышца, имеют большее количество митохондрий, чем те, которым не требуется столько энергии. Кроме того, митохондрии способны образовывать сети и субпопуляции внутри одной клетки. Митохондриальная сеть способна адаптироваться к метаболическим потребностям клетки. достигается благодаря «митохондриальной динамике», которая складывается из процессов «слияния» и «деления» митохондриальный.

митохондриальное слияние

Слияние митохондрий происходит, когда две митохондрии сливаются, образуя одну более крупную удлиненную митохондрию. Митохондрии имеют две мембраны: наружную и внутреннюю. В процессе слияния обе мембраны должны соединиться, чтобы образовались более крупные митохондрии. У млекопитающих слияние митохондрий происходит благодаря белки Mfn1 и Mfn2, которые отвечают за слияние наружных мембран, и белок OPA-1, который сливается с внутренними мембранами.

Матрикс – это пространство, ограниченное внутренней мембраной митохондрий, в нем находится ДНК митохондриальные, некоторые белки и органические ионы, среди прочего. Когда две митохондрии сливаются, содержимое их матриксов также делится. Таким образом, считается, что одной из функций митохондриального слияния является поддержание митохондрий в состоянии оптимальной для производства АТФ, кроме того, слияние позволяет придать более сплоченную и вытянутую форму митохондриальной сети клетка.

митохондриальное деление

Противоположностью митохондриального слияния является митохондриальное деление. Этот процесс происходит, когда митохондрия фрагментируется, образуя две митохондрии меньшего размера. Деление митохондрий у млекопитающих происходит благодаря вмешательство белка Drp1, этот белок накапливается в определенных специфических местах на внешней мембране митохондрий и «сдавливает» ее до тех пор, пока она не будет разрезана и не будут получены две более мелкие митохондрии.

Одной из функций деления митохондрий является транспорт митохондрий из одной части клетки в другую, так как более мелкие митохондрии транспортировать легче. Кроме того, деление может служить для исключения из митохондриальной сети тех митохондрий, которые больше не функционируют должным образом и впоследствии деградируют.

Митохондриальный контроль качества

Он обслуживание митохондриальной сети имеет жизненно важное значение для обеспечения правильного функционирования метаболизмсотовый телефон. Митохондриальная ДНК особенно подвержена повреждениям и мутациям, потому что не имеет защитных механизмов, подобных ядерной ДНК. Повреждение митохондриальной ДНК и другие состояния, такие как окислительный стресс, могут привести к нарушению функционирования митохондрий.

Для решения этой проблемы существует контроль качество который в значительной степени определяется митохондриальной динамикой. Непрерывные циклы слияния и деления помогают восстанавливать митохондриальную сеть и выделяют дисфункциональные митохондрии, которые влияют на клетку. Дисфункциональные митохондрии разрушаются посредством другого процесса, называемого «митофагией». Таким образом гарантируется, что митохондриальная сеть состоит в основном из митохондрий. функциональный.

Митохондриальная динамика и патологии

Различные патологические состояния были связаны с нарушением митохондриальной динамики. Некоторые типы болезни Шарко-Мари-Тута связаны с мутациями в гене, кодирующем белок слияния митохондрий Mfn2. Различные мутации в гене, кодирующем OPA1, связаны с атрофией зрительного нерва, наиболее распространенной наследственной невропатией зрительного нерва. Кроме того, нарушения обмена веществ, такие как ожирение или метаболический синдром, связаны с митохондриальная дисфункция и дисбаланс в митохондриальной динамике, что приводит к более сильной митохондриальной сети. фрагментирован.

Митохондриальная динамика и упражнения

Скелетная мышца является одной из тканей с наибольшим количеством митохондрий из-за того, что она требует большого количества энергии. Упражнения особенно стимулируют скелетные мышцы и, как было показано, способны изменять митохондриальную динамику в этой ткани.

Различные исследования показывают, что упражнения увеличивают слияние митохондрий в скелетных мышцах. Кроме того, он способен стимулировать деградацию дисфункциональных митохондрий посредством митофагии и увеличения количества митохондрий, присутствующих в скелетных мышцах. Все эти эффекты усиливают полезность физических упражнений для профилактики и борьбы с ожирением и метаболическим синдромом.