O echipă internaţională de cercetători din China şi Statele Unite a dezvoltat o metodă nouă pentru a capta cele mai clare imagini ale proteinelor mitocondriale într-un mediu cât mai apropiat de starea lor naturală. Mitocondriile sunt esenţiale pentru ca celulele să transforme energia din materia organică într-o formă utilizabilă. Proteinele conţinute în mitocondrii joacă un rol important în funcţiile principale, cum ar fi respiraţia aerobă, menţinerea structurii mitocondriale şi reglarea metabolismului.
În fiecare din celulele aflate în organismul uman există nişte generatoare de energie numite „mitocondrii”, care convertesc nutrienţii şi oxigenul în energie, pe care o acumulează în celule sub formă de adenozin trifosfat (ATP).
Acesta este „combustibilul” celulelor, fără de care procesele intracelulare nu s-ar putea desfăşura.
Mitocondriile sunt cunoscute mai ales pentru funcţia lor de a genera energie în celulă. Aceste organite celulare furnizează peste 90% din necesarul de energie al organismului uman, dar ele nu sunt numai „centralele de energie” ale celulei, aşa cum se credea până nu demult, când dereglările mitocondriale erau puse exclusiv pe seama unui deficit de energie.
Cu toate acestea, mitocondria (foto) face mult mai mult. Ea acţionează ca un centru de semnalizare care reglează procese biologice ample în interiorul celulelor din organismul uman.
Cercetări recente au descoperit că au şi roluri non-energetice, de sesizare a stimulilor din mediul înconjurător, de comunicare şi semnalizare a acestora.
Din acest motiv, mitocondriile sunt sensibile la mediatorii de stres şi răspund la aceşti factori, creând joncţiuni inter-mitocondriale specializate, care seamănă cu sinapsele din creier.
Fiind sensibile la factorii de stres, mitocondriile transmit semnale biochimice către celulă, cu impact asupra epigenomului (ansamblul de modificări genetice ale celulei determinate de factorii de mediu), şi determină reprogramări sau chiar alterări ale ADN-ului mitocondrial, care nu afectează doar sănătatea persoanei în cauză, ci pot avea urmări şi asupra generaţiilor viitoare [1].
Este aşadar evident că buna funcţionare a mitocondriilor este fundamentală pentru viaţa celulei şi a întregului nostru organism, per ansamblu.
Nu este de mirare că perturbările acestei funcţionări stau la baza majorităţii bolilor, fiind implicate în gestionarea inflamaţiei şi a stresului oxidativ.
Prin urmare, mitocondriile influenţează direct reglarea metabolică sistemică, funcţia creierului, activarea imunitară şi chiar rata de îmbătrânire şi durata de viaţă.
Au un potenţial uriaş în apariţia sau vindecarea cancerului, optimizarea metabolismului mitocondrial fiind în atenţia oamenilor de ştiinţă pentru terapii oncologice eficiente [2]. De altfel, una dintre caracteristicile celulelor canceroase este disfuncţia mitocondrială, organismul pierzând treptat numărul de mitocondrii funcţionale.
Imaginile proteinelor mitocondriale îi ajută pe cercetători în înţelegerea sănătăţii celulare
Mitocondriile ne furnizează energia necesară pentru a face faţă evenimentelor stresante din viaţă, ne protejează de toxinele din mediu şi de stresul oxidativ şi pot contribui la vindecarea sistemului gastro-intestinal. Ele reprezintă punctele de intersecţie dintre sistemul imunitar, sistemul neuroendocrin şi factorii psihosociali, deţinând practic un rol-cheie în sănătatea şi longevitatea organismului uman.
Ele sunt adesea folosite ca ţinte ale medicamentelor. Prin urmare, înţelegerea interacţiunilor medicamentelor cu acestea ajută la selectarea medicamentelor cu valoare terapeutică, accelerând în cele din urmă procesul de descoperire a medicamentelor.
Studiile ştiinţifice anterioare au purificat proteinele din mitocondrii înainte de analiză într-un mod care ar putea afecta potenţial activitatea proteică a acestora.
Echipa internaţională de cercetare condusă Universitatea de Medicină Chineză din Nanjing, şi Universitatea Yale, a găsit o nouă soluţie.
„Metoda de purificare in vitro ne permite să «facem poze» pentru proteinele mitocondriale, dar aceste imagini pot fi diferite de starea lor reală. Este ca un grup de copii care se joacă pe terenul de joacă. Dacă îl chem pe unul dintre copii pentru a face o fotografie, probabil că acesta se va comporta foarte atent. Cu toate acestea, nu aşa arată cu adevărat copilul în timp ce se joacă", a declarat Zhu Jiapeng, profesor la Universitatea Chineză de Medicină din Nanjing.
Descoperirea făcută în cadrul noului studiu constă în abilitatea de a realiza imagini ale mitocondriilor intacte într-un mediu celular, „ca şi cum am face capturi de imagini cu copiii în timp ce se joacă”, a explicat cercetătorul chinez.
Echipa a reuşit să obţină imagini de înaltă rezoluţie ale mitocondriilor de origine cardiacă la nivelul organitelor intacte, cu o rezoluţie de până la 0,18 nanometri, „permiţând observarea fiecărui atom din proteină”, a adăugat el.
Cercetarea are potenţialul de a permite studii suplimentare asupra impactului pe care îl au diverse boli mitocondriale şi tratamente farmacologice prin identificarea structurilor proteice reactive în condiţii fiziologice în interiorul mitocondriilor.
Studiul a fost publicat recent online, în revista Nature.
[1] https://academic.oup.com/toxsci/article/162/1/15/4798828
[2] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19273331/
