Ученые разработали метод регулирования светом работы митохондрий
Метод, который может помочь в борьбе с митохондриальными заболеваниями и раком, разработали профессор биохимии Университета Иллинойса Кай Чжан и его сотрудники, 2 августа сообщает пресс-служба университета.
Митохондрии в клетке действуют как ее «электростанция», являясь источником энергии. Сотни митохондрий в клетке постоянно сливаются вместе, а затем снова делятся на более мелкие части, сохраняя в здоровых клетках определенный баланс, рассказал руководитель исследования Цзяцзе Дяо, профессор биологии рака в Калифорнийском университете.
Когда баланс нарушается, это может вызвать ряд митохондриальных заболеваний, включая нейродегенеративные — такие как слабоумие, а также некоторые виды рака.
Ранее было показано, что другая клеточная органелла — лизосома, играет определенную роль в делении митохондрий. Контакт митохондрий с лизосомой может приводить к тому, что лизосома, как ножницы, режет митохондрии на более мелкие части.
Проведенные учеными Университета Иллинойса исследования были направлены на поиск методов ускорения процесса деления путем объединения лизосом и митохондрий внутри клеток.
Нужного результата исследователи добились с помощью оптогенетики — метода, который способен точно контролировать определенные функции клеток с помощью света. Соавтор исследования Кай Чжан, который разработал оптогенетические инструменты для контроля митохондрий и лизосом с помощью синего света, рассказал:
_«Многие белки в растениях чувствительны к свету, информируя растения о том, день сейчас или ночь. Оптогенетика заимствует эти светочувствительные белки у растений и использует их в клетках животных. Прикрепляя такие белки к органеллам, можно использовать свет для управления взаимодействием между ними».
С этой целью ученые прикрепили два отдельных белка к митохондриям и лизосомам стволовых клеток. Стимуляция белков синим светом приводит к их связыванию друг с другом с образованием одного нового белка, приводящего в контакт митохондрии и лизосомы, после чего лизосома может разрезать митохондрии, достигая их деления.
Цзяцзе Дяо сообщил: «Мы обнаружили, что этот метод может восстановить функцию митохондрий. Некоторые клетки даже могут вернуться в нормальное состояние. Это доказывает, что с помощью простой световой стимуляции мы можем хотя бы частично восстановить митохондриальную функцию клетки».
Он пояснил, что разработанный ими метод может помочь людям с нарушениями деления митохондрий. Кроме того, применяя его на раковых клетках, можно постоянно разделять митохондрии на более мелкие части, пока они не перестанут функционировать.
«В конце концов раковая клетка будет убита, потому что митохондрии — это их энергия, — сказал Дяо. — Без нормально функционирующих митохондрий все раковые клетки погибнут».
Другие методы, которые можно использовать для индукции митохондриального деления, не столь безопасны, как оптогенетический метод, поскольку он не включает химические или токсичные вещества, отметил ученый.
Результаты исследования ученые представили в статье «Активируемое светом деление митохондрий посредством оптогенетического контроля контактов митохондрий и лизосом», опубликованной в журнале Nature Communications.
