Oamenii de știință au reușit să obțină cele mai clare imagini ale unui centru de semnalizare care reglează procese biologice ample în organism

Oamenii de știință au reușit să obțină cele mai clare imagini ale unui centru de semnalizare care reglează procese biologice ample în organism
iunie 03 16:10 2024
Articol scris de:
Timp citire articol: 4 minut(e)

O echipă internațională de cercetători din China și 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 esențiale pentru ca celulele să transforme energia din materia organică într-o formă utilizabilă. Proteinele conținute în mitocondrii joacă un rol important în funcțiile principale, cum ar fi respirația aerobă, menținerea structurii mitocondriale și reglarea metabolismului.

În fiecare din celulele aflate în organismul uman există niște generatoare de energie numite „mitocondrii”, care convertesc nutrienții și 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 desfășura.

Mitocondriile sunt cunoscute mai ales pentru funcția 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, așa 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 acționează ca un centru de semnalizare care reglează procese biologice ample în interiorul celulelor din organismul uman.

Cercetări recente au descoperit că au și roluri non-energetice, de sesizare a stimulilor din mediul înconjurător, de comunicare și semnalizare a acestora.

Din acest motiv, mitocondriile sunt sensibile la mediatorii de stres și răspund la acești factori, creând joncțiuni 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), și determină reprogramări sau chiar alterări ale ADN-ului mitocondrial, care nu afectează doar sănătatea persoanei în cauză, ci pot avea urmări și asupra generațiilor viitoare [1].

Este așadar evident că buna funcționare a mitocondriilor este fundamentală pentru viața celulei și a întregului nostru organism, per ansamblu.

Nu este de mirare că perturbările acestei funcționări stau la baza majorității bolilor, fiind implicate în gestionarea inflamației și a stresului oxidativ.

Prin urmare, mitocondriile influențează direct reglarea metabolică sistemică, funcția creierului, activarea imunitară și chiar rata de îmbătrânire și durata de viață.

Au un potențial uriaș în apariția sau vindecarea cancerului, optimizarea metabolismului mitocondrial fiind în atenția oamenilor de știință pentru terapii oncologice eficiente [2]. De altfel, una dintre caracteristicile celulelor canceroase este disfuncția mitocondrială, organismul pierzând treptat numărul de mitocondrii funcționale.

Imaginile proteinelor mitocondriale îi ajută pe cercetători în înțelegerea sănătății celulare

Mitocondriile ne furnizează energia necesară pentru a face față evenimentelor stresante din viață, ne protejează de toxinele din mediu și de stresul oxidativ și pot contribui la vindecarea sistemului gastro-intestinal. Ele reprezintă punctele de intersecție dintre sistemul imunitar, sistemul neuroendocrin și factorii psihosociali, deținând practic un rol-cheie în sănătatea și longevitatea organismului uman.

Ele sunt adesea folosite ca ținte ale medicamentelor. Prin urmare, înțelegerea interacțiunilor medicamentelor cu acestea ajută la selectarea medicamentelor cu valoare terapeutică, accelerând în cele din urmă procesul de descoperire a medicamentelor.

Studiile științifice anterioare au purificat proteinele din mitocondrii înainte de analiză într-un mod care ar putea afecta potențial activitatea proteică a acestora.

Echipa internațională de cercetare condusă Universitatea de Medicină Chineză din Nanjing, și Universitatea Yale, a găsit o nouă soluție.

„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 așa 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 și cum am face capturi de imagini cu copiii în timp ce se joacă”, a explicat cercetătorul chinez.

Echipa a reușit să obțină imagini de înaltă rezoluție ale mitocondriilor de origine cardiacă la nivelul organitelor intacte, cu o rezoluție de până la 0,18 nanometri, „permițând observarea fiecărui atom din proteină”, a adăugat el.

Cercetarea are potențialul de a permite studii suplimentare  asupra impactului pe care îl au diverse boli mitocondriale și tratamente farmacologice prin identificarea structurilor proteice reactive în condiții 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/

scrie un comentariu

0 Comentarii

Adaugă un comentariu