In een baanbrekend onderzoek hebben onderzoekers de ingewikkelde mechanismen blootgelegd waarmee mitochondriën, de energiecentrales van cellen, hun noodsignalen communiceren wanneer ze onder stress staan. Deze ontdekking werpt nieuw licht op de cellulaire processen die ten grondslag liggen aan verschillende ziekten bij de mens en opent wegen voor potentiële therapeutische interventies.

Mitochondria zijn essentiële organellen die worden aangetroffen in eukaryote cellen en die verantwoordelijk zijn voor het produceren van het grootste deel van de energie van de cel door middel van oxidatieve fosforylering. Deze organellen zijn echter ook vatbaar voor verschillende stressoren, zoals oxidatieve stress, tekort aan voedingsstoffen en toxines, die hun functie kunnen aantasten en kunnen leiden tot celdisfunctie en ziekte.

Eerder onderzoek heeft laten doorschemeren dat er communicatie bestaat tussen gestresste mitochondriën en andere cellulaire componenten, maar de exacte aard van deze signalen bleef ongrijpbaar. In deze studie gebruikten onderzoekers geavanceerde technieken om deze signaalroutes te ontleden en de belangrijkste betrokken moleculen te identificeren.

Het team ontdekte dat wanneer mitochondriën stress ondervinden, ze een specifiek eiwit vrijgeven genaamd Smac (tweede uit mitochondriën afkomstige activator van caspasen). Smac fungeert als een boodschapper die van de mitochondriën naar het cytosol, het met vloeistof gevulde binnenste van de cel, reist. Eenmaal in het cytosol bindt Smac zich aan een eiwit genaamd Omi/HtrA2, waardoor een complex ontstaat dat een cascade van cellulaire gebeurtenissen initieert die gericht zijn op het herstellen van de mitochondriale functie.

Dit Smac-Omi/HtrA2-complex veroorzaakt de activering van caspasen, een familie van enzymen die betrokken zijn bij geprogrammeerde celdood (apoptose). In deze context spelen caspasen echter een niet-dodelijke rol, omdat ze het herstel en onderhoud van mitochondriën bevorderen in plaats van celdood te veroorzaken.

De onderzoekers toonden aan dat deze mitochondriale stressresponsroute cruciaal is voor celoverleving en weefselhomeostase. Het verstoren van de Smac-Omi/HtrA2-signaleringsas verminderde de mitochondriale functie en leidde in verschillende experimentele modellen tot celdood.

Deze ontdekking heeft aanzienlijke implicaties voor het begrijpen van de pathogenese van ziekten bij de mens die verband houden met mitochondriale disfunctie. Aandoeningen zoals neurodegeneratieve aandoeningen, hart- en vaatziekten en diabetes worden gekenmerkt door een verminderde mitochondriale functie en verhoogde oxidatieve stress. Door zich te richten op de Smac-Omi/HtrA2-signaalroute, kan het mogelijk zijn om nieuwe therapieën te ontwikkelen om de mitochondriale veerkracht te vergroten en de cellulaire gezondheid bij deze ziekten te verbeteren.

Concluderend vertegenwoordigt de identificatie van de Smac-Omi/HtrA2-signaalroute als een kritische bemiddelaar van mitochondriale stressreacties een belangrijke doorbraak in de celbiologie. Deze bevinding opent opwindende wegen voor toekomstig onderzoek en therapeutische ontwikkeling, en maakt de weg vrij voor gerichte interventies om de mitochondriale functie bij verschillende menselijke ziekten te beschermen en te behouden.