Onderzoekers van de Universiteit van Toronto hebben ontdekt hoe mitochondriale omzetting - een cruciale cellulaire functie - begint.

Mitochondriën zijn als de batterijen van ons lichaam. Het zijn vitale energiebronnen voor cellen en zijn nodig om de functie in bijna alle celtypen te reguleren. En, net als batterijen, moeten mitochondriën worden vervangen als ze na verloop van tijd leeg raken. Als deze celbatterijen niet efficiënt worden vervangen en niet goed draaien, ervaren cellen stress en kunnen ze afsterven.

Gezonde mitochondriën zijn op hun beurt van cruciaal belang in energievragende organen zoals de hersenen en spieren. Wanneer dit afbraakproces wordt verstoord, kunnen kwetsbare neuronen afsterven. Dit type verstoring is aanwezig bij veel neurodegeneratieve ziekten zoals Parkinson.

Nu toont een onderzoek door Stephen Girardin, een professor in laboratoriumgeneeskunde en pathobiologie aan de Temerty Faculteit der Geneeskunde, en postdoctoraal onderzoeker Samuel Killackey aan dat wanneer bepaalde nucleair gecodeerde eiwitten niet in de mitochondriën worden gebracht, de mitochondriën worden verwijderd.

"We zijn er trots op dat we het probleem hebben geïdentificeerd en vooruitgang hebben geboekt bij het begrijpen en karakteriseren van de moleculaire spelers en paden, en hoe dit allemaal in een cel is geïntegreerd - op een aantal verrassende manieren", zegt Giradin.

Girardin bestudeert een mitochondriale Nod-like receptor (NLR) genaamd NLRX1. Hoewel NLRX1 betrokken is geweest bij diverse cellulaire processen, bleef de onderliggende functie tot nu toe ongrijpbaar voor onderzoekers.

Over het algemeen draaide onderzoek op dit gebied rond depolarisatie - het verlies van elektrisch potentieel over het binnenste mitochondriale membraan - als het belangrijkste signaal voor mitochondriale verwijdering.

De studie van Girardin en Killackey toonde ook aan dat depolarisatie een stroomopwaartse oorzaak is van beperkte mitochondriale eiwitimport.

De bevindingen, gepubliceerd in Molecular Cell , nieuwe wegen openen voor onderzoek naar ziekten waarbij de mitochondriale stabiliteit verloren gaat.

"Dit vertelt ons dat het probleem zich voordoet wanneer de eiwitimport mislukt en de cel een signaal ontvangt van de defecte import van het mitochondriale eiwit, NLRX1. Dit is het teken om de mitochondriën te vernietigen, een proces dat bekend staat als mitofagie", zegt Girardin.

Door het proces vanuit een ander perspectief te bekijken, toonde het team aan dat de gevestigde wetenschap op dit gebied niet het hele plaatje liet zien.

"We hebben een stap terug gedaan en enkele punten in de literatuur met elkaar verbonden, wat ons hielp te identificeren dat verstoorde eiwitimport een gemeenschappelijke noemer was van veel mitochondriale stressoren die mitofagie veroorzaken", zegt Killackey, een Vanier Scholar die het onderzoek uitvoerde tijdens zijn Ph. .D. onderzoeken in het laboratorium van Girardin.

De ontdekking maakt de weg vrij voor onderzoekers om de rol van mitochondriale disfunctie bij ziekten en in metabolisch actieve organen zoals de hersenen, het hart en de nieren verder te onderzoeken.

"We hebben een rol gezien voor NLRX1-gedreven mitofagie in spierfunctie gemeten door middel van uithoudingsvermogen, wat implicaties zou kunnen hebben voor ziekten die spieratrofie of functionele tekorten met zich meebrengen. Het aanpassen van de omvang en efficiëntie van mitochondriale eiwitimport zou ook therapeutisch voordeel kunnen bieden voor neurodegeneratieve ziekte", zegt Killackey.

De bevindingen zijn het hoogtepunt van 15 jaar onderzoek, een mijlpaal voor Girardin.

"Ik hou van fundamentele vragen", zegt hij. "Wat er daarna met de kennis gebeurt, is een kwestie van fysiologie, translationele geneeskunde of medicijnontwikkeling. Dus nu is het tijd om het stokje door te geven aan anderen, of om samen te werken met enthousiaste medewerkers." + Verder verkennen

Nieuwe verouderingsgerelateerde moleculaire route ontdekt