Визначення мітохондріальної динаміки

Анхель Замора Рамірес
Диплом фізика

Мітохондріальна динаміка — це сукупність процесів, за допомогою яких мітохондрії формують морфологію мітохондріальної мережі клітини.

В література Зазвичай мітохондрії виглядають як органела овальної форми, завданням якої є забезпечення енергії до клітини у вигляді АТФ. Ця спрощена модель мітохондрій допомагає знайти їх як частину клітини, однак вона також дає дещо оманливу картину мітохондрій у клітині.

Всупереч тому, що зазвичай показано, кількість мітохондрій змінюється від однієї тканини до іншої, тканин з високим споживанням енергії. такі як скелетні м’язи та серцевий м’яз мають більшу кількість мітохондрій, ніж ті, які не потребують стільки енергії. Крім того, мітохондрії здатні утворювати мережі та субпопуляції в одній клітині. Мітохондріальна мережа здатна адаптуватися до метаболічних потреб клітини, ця адаптація є досягається завдяки «мітохондріальній динаміці», яка складається з процесів «злиття» і «поділу» мітохондріальний.

злиття мітохондрій

Злиття мітохондрій відбувається, коли дві мітохондрії зливаються, утворюючи одну більшу подовжену мітохондрію. Мітохондрії мають дві мембрани — зовнішню і внутрішню. У процесі злиття обидві мембрани повинні об’єднатися, щоб створити більшу мітохондрію. У ссавців злиття мітохондрій відбувається завдяки

Матрикс - це простір, відмежований внутрішньою мембраною мітохондрії, в ньому знаходиться ДНК мітохондріальні, певні білки та органічні іони, серед іншого. Коли дві мітохондрії зливаються, вміст їхніх матриць також поділяється. Таким чином, вважається, що однією з функцій злиття мітохондрій є підтримка мітохондрій у стані оптимальний для виробництва АТФ, крім того, злиття дозволяє надати більш єдину та витягнуту форму мітохондріальній мережі клітина.

поділ мітохондрій

Протилежним до злиття мітохондрій є поділ мітохондрій. Цей процес відбувається, коли мітохондрія фрагментується, утворюючи дві менші мітохондрії. Поділ мітохондрій у ссавців відбувається завдяки втручання білка Drp1, цей білок накопичується в певних специфічних місцях на зовнішній мембрані мітохондрій і «стискає» її до тих пір, поки її не розріжуть і не отримають дві менші мітохондрії.

Однією з функцій поділу мітохондрій є транспортування мітохондрій з однієї частини клітини в іншу, оскільки менші мітохондрії легше транспортувати. Крім того, поділ може служити для виключення з мітохондріальної мережі тих мітохондрій, які більше не функціонують належним чином і згодом деградують.

Контроль якості мітохондрій

Він обслуговування мітохондріальної мережі має життєво важливе значення для забезпечення належного функціонування метаболізммобільний телефон. Мітохондріальна ДНК особливо чутлива до пошкоджень і мутацій, оскільки вона не має захисних механізмів, як ядерна ДНК. Пошкодження мітохондріальної ДНК та інші стани, такі як окислювальний стрес, можуть спричинити неправильне функціонування мітохондрій.

Щоб з цим боротися, існує контроль якість який значною мірою формується мітохондріальною динамікою. Безперервні цикли злиття та поділу допомагають відновити мітохондріальну мережу та виділяють дисфункціональні мітохондрії, які впливають на клітину. Дисфункціональні мітохондрії руйнуються через інший процес, який називається «мітофагія». Таким чином забезпечується те, що мітохондріальна мережа складається переважно з мітохондрій. функціональний.

Мітохондріальна динаміка та патології

Різні патологічні стани були пов'язані з порушенням мітохондріальної динаміки. Певні типи хвороби Шарко-Марі-Тута пов'язані з мутаціями в гені, що кодує білок злиття мітохондрій Mfn2. Різні мутації в гені, що кодує OPA1, були пов’язані з атрофією зорового нерва, найпоширенішою спадковою нейропатією зорового нерва. Крім того, стани, які впливають на метаболізм, такі як ожиріння або метаболічний синдром, пов’язані з мітохондріальна дисфункція та дисбаланс у мітохондріальній динаміці, що призводить до зміцнення мітохондріальної мережі. фрагментований.

Мітохондріальна динаміка та вправа

Скелетні м’язи є однією з тканин з найбільшою кількістю мітохондрій через велику кількість енергії, яку вони потребують. Фізичні вправи особливо стимулюють скелетні м’язи та, як було показано, здатні змінювати мітохондріальну динаміку в цій тканині.

Різні дослідження показують, що фізичні вправи посилюють злиття мітохондрій у скелетних м’язах. Крім того, він здатний стимулювати деградацію дисфункціональних мітохондрій через мітофагію та збільшення кількості мітохондрій, присутніх у скелетних м’язах. Усі ці ефекти підсилюють корисність фізичних вправ для запобігання та боротьби з ожирінням і метаболічним синдромом.