ความหมายของไมโทคอนเดรียไดนามิกส์

อังเคล ซาโมรา รามิเรซ
ปริญญาในสาขาฟิสิกส์

ไดนามิกของไมโตคอนเดรียเป็นชุดของกระบวนการที่ไมโทคอนเดรียกำหนดรูปแบบทางสัณฐานวิทยาของเครือข่ายไมโทคอนเดรียของเซลล์

ใน วรรณกรรม เป็นเรื่องปกติที่ไมโตคอนเดรียจะปรากฏเป็นออร์แกเนลล์รูปวงรีซึ่งมีหน้าที่จัดหา พลังงาน สู่เซลล์ในรูปของ ATP แบบจำลองของไมโตคอนเดรียแบบง่ายนี้มีประโยชน์ในการระบุตำแหน่งว่าเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ อย่างไรก็ตาม มันยังทำให้เห็นภาพของไมโทคอนเดรียในเซลล์ที่อาจทำให้เข้าใจผิดได้

ตรงกันข้ามกับสิ่งที่แสดงโดยทั่วไป จำนวนของไมโทคอนเดรียจะแตกต่างกันไปตามเนื้อเยื่อหนึ่งไปยังอีกเนื้อเยื่อหนึ่ง ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อที่มีการใช้พลังงานสูง เช่นกล้ามเนื้อโครงร่างและกล้ามเนื้อหัวใจมีจำนวนไมโทคอนเดรียมากกว่ากลุ่มที่ไม่ต้องการพลังงานมาก นอกจากนี้ ไมโตคอนเดรียยังสามารถสร้างเครือข่ายและประชากรย่อยภายในเซลล์เดียวกัน เครือข่ายไมโทคอนเดรียสามารถปรับให้เข้ากับความต้องการเมแทบอลิซึมของเซลล์ การปรับตัวนี้คือ สำเร็จได้ด้วย "ไมโทคอนเดรียไดนามิกส์" ซึ่งประกอบด้วยกระบวนการ "ฟิวชัน" และ "ฟิชชัน" ยล.

ฟิวชั่นไมโทคอนเดรีย

ฟิวชั่นของไมโทคอนเดรียเกิดขึ้นเมื่อไมโตคอนเดรียสองตัวหลอมรวมกันเพื่อสร้างไมโทคอนเดรียที่ใหญ่ขึ้นและยาวขึ้น ไมโทคอนเดรียมีเยื่อหุ้ม 2 ชั้น คือ เยื่อหุ้มชั้นนอกและเยื่อหุ้มชั้นใน ในกระบวนการหลอมรวมเยื่อทั้งสองต้องมารวมกันเพื่อสร้างไมโทคอนเดรียที่ใหญ่ขึ้น ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การหลอมรวมของไมโทคอนเดรียเกิดขึ้นจาก

เมทริกซ์คือช่องว่างที่คั่นด้วยเยื่อหุ้มชั้นในของไมโทคอนเดรียซึ่งอยู่ในนั้น ดีเอ็นเอ ไมโตคอนเดรียล โปรตีนบางชนิด และไอออนอินทรีย์ เหนือสิ่งอื่นใด เมื่อไมโทคอนเดรียสองตัวหลอมรวมกัน เนื้อหาของเมทริกซ์ของพวกมันก็จะถูกแบ่งปันด้วย ดังนั้นจึงคิดว่าหน้าที่หนึ่งของไมโตคอนเดรียลฟิวชันคือทำให้ไมโทคอนเดรียอยู่ในสภาพ เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตเอทีพี นอกจากนี้ การหลอมรวมยังช่วยให้เครือข่ายยลของไมโทคอนเดรียมีรูปร่างที่ยาวและยาวมากขึ้น เซลล์

ฟิชชันของไมโทคอนเดรีย

ตรงข้ามกับไมโตคอนเดรียลฟิวชันคือไมโตคอนเดรียลฟิชชัน กระบวนการนี้เกิดขึ้นเมื่อเศษของไมโทคอนเดรียแตกตัวทำให้เกิดไมโทคอนเดรียขนาดเล็กกว่าสองอัน ฟิชชันของไมโทคอนเดรียในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเกิดขึ้นเนื่องจาก การแทรกแซง ของโปรตีน Drp1 โปรตีนนี้สะสมที่ตำแหน่งเฉพาะบนเยื่อหุ้มชั้นนอกของไมโตคอนเดรียและ "บีบ" มันจนกว่าจะถูกตัดออกและได้ไมโทคอนเดรียที่เล็กกว่าสองอัน

หน้าที่อย่างหนึ่งของไมโตคอนเดรียลฟิชชันคือการขนส่งไมโตคอนเดรียจากส่วนหนึ่งของเซลล์ไปยังอีกส่วนหนึ่ง เนื่องจากไมโทคอนเดรียที่มีขนาดเล็กกว่านั้นขนส่งได้ง่ายกว่า นอกจากนี้ ฟิชชันยังสามารถทำหน้าที่แยกไมโทคอนเดรียเหล่านั้นออกจากเครือข่ายไมโตคอนเดรียที่ไม่ทำงานอย่างถูกต้องอีกต่อไปและถูกย่อยสลายในเวลาต่อมา

การควบคุมคุณภาพยล

เขา การซ่อมบำรุง ของเครือข่ายยลมีความสำคัญอย่างยิ่งเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่เหมาะสมของ เมแทบอลิซึมโทรศัพท์มือถือ. Mitochondrial DNA นั้นไวต่อความเสียหายและการกลายพันธุ์เป็นพิเศษเนื่องจากไม่มีกลไกป้องกันเช่น DNA นิวเคลียร์ ความเสียหายต่อไมโทคอนเดรีย DNA และสภาวะอื่นๆ เช่น ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันอาจทำให้ไมโทคอนเดรียทำงานไม่ถูกต้อง

เพื่อจัดการกับเรื่องนี้มีการควบคุมของ คุณภาพ ซึ่งส่วนใหญ่มีรูปร่างโดยไมโตคอนเดรียลไดนามิกส์ วัฏจักรการหลอมรวมและฟิชชันอย่างต่อเนื่องช่วยซ่อมแซมเครือข่ายไมโตคอนเดรียและหลั่งไมโตคอนเดรียที่ผิดปกติซึ่งส่งผลต่อเซลล์ ไมโทคอนเดรียที่ทำงานผิดปกติจะถูกทำลายลงด้วยกระบวนการอื่นที่เรียกว่า "ไมโทฟาจี" ด้วยวิธีนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าเครือข่ายไมโทคอนเดรียประกอบด้วยไมโทคอนเดรียเป็นส่วนใหญ่ การทำงาน.

พลวัตของยลและพยาธิสภาพ

สภาวะทางพยาธิสภาพต่างๆ เกี่ยวข้องกับการทำงานผิดปกติของไมโตคอนเดรียลไดนามิกส์ โรคชาร์คอต-มารี-ฟันบางประเภทมีความเกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ในยีนที่เข้ารหัสโปรตีนฟิวชันของไมโทคอนเดรีย Mfn2 การกลายพันธุ์ต่างๆ ในการเข้ารหัสยีน OPA1 เกี่ยวข้องกับการเสื่อมของตา (Optic Atrophy) ซึ่งเป็นโรคทางระบบประสาทตาที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่พบได้บ่อยที่สุด นอกจากนี้ สภาวะที่ส่งผลต่อเมแทบอลิซึม เช่น โรคอ้วนหรือโรคเมตาบอลิกซินโดรมยังเกี่ยวข้องกับ ความผิดปกติของไมโทคอนเดรียและความไม่สมดุลของไดนามิกของไมโทคอนเดรียส่งผลให้เครือข่ายไมโตคอนเดรียแข็งแรงขึ้น แยกส่วน

พลวัตของยลและการออกกำลังกาย

กล้ามเนื้อโครงร่างเป็นหนึ่งในเนื้อเยื่อที่มีจำนวนไมโตคอนเดรียมากที่สุด เนื่องจากต้องใช้พลังงานจำนวนมาก การออกกำลังกายจะกระตุ้นกล้ามเนื้อโครงร่างโดยเฉพาะ และแสดงให้เห็นว่าสามารถปรับเปลี่ยนการเปลี่ยนแปลงของไมโทคอนเดรียในเนื้อเยื่อนี้ได้

การศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าการออกกำลังกายจะเพิ่มการหลอมรวมของไมโทคอนเดรียในกล้ามเนื้อโครงร่าง นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการกระตุ้นการสลายตัวของไมโตคอนเดรียที่ผิดปกติผ่านไมโทฟาจี และเพิ่มจำนวนของไมโทคอนเดรียในกล้ามเนื้อโครงร่าง ผลกระทบทั้งหมดนี้ช่วยเสริมประโยชน์ของการออกกำลังกายในการป้องกันและต่อสู้กับโรคอ้วนและโรคเมตาบอลิก