Opredelitev mitohondrijske dinamike

Angel Zamora Ramirez
Diploma iz fizike

Mitohondrijska dinamika je niz procesov, skozi katere mitohondriji oblikujejo morfologijo mitohondrijske mreže celice.

V literature Običajno je, da se mitohondrij pojavi kot organel ovalne oblike, ki ima nalogo oskrbovati energija v celico v obliki ATP. Ta poenostavljeni model mitohondrijev je koristen pri lociranju mitohondrijev kot dela celice, vendar daje tudi nekoliko zavajajočo sliko mitohondrijev v celici.

V nasprotju s tem, kar je splošno prikazano, se število mitohondrijev razlikuje od enega tkiva do drugega, tkiva z visoko porabo energije. kot so skeletne mišice in srčna mišica, imajo večje število mitohondrijev kot tiste, ki ne potrebujejo toliko energije. Poleg tega so mitohondriji sposobni oblikovati mreže in subpopulacije znotraj iste celice. Mitohondrijsko omrežje se je sposobno prilagajati presnovnim zahtevam celice, ta prilagoditev je doseči zahvaljujoč "mitohondrijski dinamiki", ki je sestavljena iz procesov "fuzije" in "cepitve" mitohondrijski.

mitohondrijska fuzija

Mitohondrijska fuzija se zgodi, ko se dva mitohondrija zlijeta v en večji, podolgovat mitohondrij. Mitohondriji imajo dve membrani, zunanjo membrano in notranjo membrano. V procesu fuzije se morata obe membrani združiti, da ustvarita večje mitohondrije. Pri sesalcih mitohondrijska fuzija poteka zahvaljujoč beljakovine Mfn1 in Mfn2, ki sta odgovorna za zlitje zunanjih membran in proteina OPA 1, ki spaja notranje membrane.

Matriks je prostor, omejen z notranjo membrano mitohondrijev, v njem je dna mitohondrije, nekatere beljakovine in organske ione, med drugim. Ko se dva mitohondrija združita, se deli tudi vsebina njunih matrik. Zato se domneva, da je ena od funkcij mitohondrijske fuzije ohranjanje mitohondrijev v stanju optimalno za proizvodnjo ATP, poleg tega pa fuzija omogoča bolj enotno in podolgovato obliko mitohondrijske mreže celica.

mitohondrijska cepitev

Nasprotje mitohondrijske fuzije je mitohondrijska fisija. Ta proces se zgodi, ko se mitohondrij razdrobi, da nastaneta dva manjša mitohondrija. Do mitohondrijske cepitve pri sesalcih pride zaradi intervencija proteina Drp1 se ta protein kopiči na določenih specifičnih mestih na zunanji membrani mitohondrija in ga »stiska«, dokler ga ne prerežejo in dobijo dva manjša mitohondrija.

Ena od funkcij mitohondrijske fisije je transport mitohondrijev iz enega dela celice v drugega, saj je manjše mitohondrije lažje prenašati. Prav tako lahko cepitev služi za izključitev iz mitohondrijske mreže tistih mitohondrijev, ki ne delujejo več pravilno in se posledično razgradijo.

Kontrola kakovosti mitohondrijev

On vzdrževanje mitohondrijske mreže je ključnega pomena za zagotovitev pravilnega delovanja metabolizemmobitel. Mitohondrijska DNK je še posebej dovzetna za poškodbe in mutacije, ker nima zaščitnih mehanizmov kot jedrska DNK. Poškodba mitohondrijske DNK in druga stanja, kot je oksidativni stres, lahko povzročijo nepravilno delovanje mitohondrijev.

Da bi se s tem spopadli, obstaja nadzor nad kakovosti ki ga v veliki meri oblikuje mitohondrijska dinamika. Neprekinjeni cikli fuzije in cepitve pomagajo popraviti mitohondrijsko mrežo in izločajo disfunkcionalne mitohondrije, ki vplivajo na celico. Disfunkcionalni mitohondriji se razgradijo skozi drug proces, imenovan "mitofagija". Na ta način je zagotovljeno, da je mitohondrijsko omrežje sestavljeno večinoma iz mitohondrijev. delujoč.

Mitohondrijska dinamika in patologije

Različna patološka stanja so bila povezana z motnjami v mitohondrijski dinamiki. Določene vrste Charcot-Marie-Toothove bolezni so bile povezane z mutacijami v genu, ki kodira mitohondrijski fuzijski protein Mfn2. Različne mutacije v genu, ki kodira OPA1, so bile povezane z optično atrofijo, najpogostejšo dedno optično nevropatijo. Tudi stanja, ki vplivajo na metabolizem, kot sta debelost ali presnovni sindrom, so povezana z mitohondrijsko disfunkcijo in z neravnovesjem v mitohondrijski dinamiki, ki ima za posledico močnejšo mitohondrijsko mrežo. razdrobljeno.

Mitohondrijska dinamika in vadba

Skeletne mišice sodijo med tkiva z največjim številom mitohondrijev zaradi velike količine energije, ki jo potrebujejo. Vadba še posebej stimulira skeletne mišice in dokazano je, da lahko spremeni mitohondrijsko dinamiko v tem tkivu.

Različne študije kažejo, da vadba poveča fuzijo mitohondrijev v skeletnih mišicah. Poleg tega je sposoben spodbuditi razgradnjo disfunkcionalnih mitohondrijev z mitofagijo in povečati število mitohondrijev, prisotnih v skeletnih mišicah. Vsi ti učinki krepijo koristnost vadbe pri preprečevanju in boju proti debelosti in presnovnemu sindromu.