16:32 2022-01-19
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ De ce arată mitocondriile ca acestea?
_ De ce arată mitocondriile ca și ei?
Una dintre cele mai mari provocări ale biologiei de astăzi este de a explica structura cristei, membranele interioare ale mitocondriilor. O explicație în acest caz este un set de principii pentru a prezice ce formă va lua cristae după manipulările metabolice de bază ale mediului în care se află mitocondriile. Aceste principii vor fi, prin urmare, o descriere a adevăratei funcție a mitocondriilor, ceva care până acum a avut doar a fost abia imaginat.
Progresele recente în tehnici precum microscopia cu lumină super-rezoluție cu celule vii și tomografia electronică au oferit o nouă perspectivă asupra comportamentului dinamic al cristei. O arhitectură detaliată a întregului volum mitocondrial poate fi acum construită dintr-o serie de imagini înclinate care sunt proiectate înapoi pentru a crea tomograme 3D. Luni, am discutat despre modul în care cristae sunt transformate și reconfigurate în funcție de abundența și sănătatea mai multor proteine de membrane și matrice interioare. Pretextul acestei analize au fost asemănările structurale și biochimice dintre membranele din mitocondrii, tilacoizi și mielină care probabil ajută la canalizarea metaboliților în producerea de energie.
Într-un articol recent de la The Royal Society's Open Biology, cercetătorii explicați biogeneza cristelor prin activitățile coordonate a patru căi majore care sunt conservate evolutiv, mergând de la protisti și drojdii până la eucariote superioare ca noi: formarea de dimeri și oligomerizarea ATP sintetazei la marginile cristei, asamblarea „situului de contact mitocondrial și a cristelor”. sistem de organizare” (MICOS) la joncțiunile cristei, remodelarea membranei de către o GTPază asociată membranei interioare, legată de dinamină (Mgm1 la drojdie și OPA1 la mamifere) și ajustarea adecvată a compoziției lipidelor membranei.
Pentru prima cale care implică ATP-sintaza, mai multe lucruri sunt evidente. După cum am raportat mai devreme, dimerizarea spontană a ATP-sintazei la unghiuri precis definite și dependente de specie în rânduri ordonate dictează geometria parterului. Spre deosebire de complexele respiratorii I-IV, care sunt asamblate pe membrana de frontieră interioară plată, ATP-sintaza (complexul V) este complet asamblată adânc în membranele cristei. În timp ce mai multe proteine subunităților ATP-sintază sunt dispensabile pentru formarea corectă a cristelor, subunitățile Atp20 și Atp21 sunt strict necesare.
Un exces de ADP induce o conformație condensată cu spații intra-cristale mari și umflate. În schimb, în condiții de limitare a ADP, mitocondriile adoptă conformația ortodoxă cu spațiu intra-cristal contractat. În ameba gigantică Chaos carolinensis, mitocondriile conțin în mod normal creste tubulare orientate aleator. Odată cu înfometarea, cristae mărită adoptă o morfologie cubică cu un model asemănător în zig-zag. La șoareci, agenții apoptotici provoacă fuziunea cristelor individuale cu eliberarea ulterioară a citocromului c din spațiul intra-cristal în regiunea de delimitare.
Pentru a doua cale, asamblarea locurilor de contact MICOS, cercetările au determinat o importanță critică. proteine, cum ar fi cele din familia de gene înrudite cu MIC60, sunt prezente încă de la strămoșii endosimbiotici ai mitocondriilor - α-proteobacteria. Mulți dintre acești precursori mitocondriali anteriori prezintă deja structuri membranare intracitoplasmatice diferențiate. În mod invariabil, speciile care și-au simplificat mitocondriile până la punctul în care cristae sunt absente, în mod corespunzător, nu au genele legate de MICOS. Re-exprimarea omologilor MIC60 în mutanții de drojdie Δmic60 salvează defectele mitocondriale ultrastructurale.
A treia cale include GTPazele legate de dinamină, care coordonează fuziunea și fisiunea membranelor interioare și exterioare. În fisiune, aceste proteine se polimerizează în inele contractile care aplică forțe constrictoare pentru a stoarce mitocondriile. Rezultatul este acum înțeles că depinde de interacțiunile acestor proteine, atât cu complexul MICOS și joncțiunile cristae, cât și de sistemele de transport membranare interioare și exterioare care se adună acolo. Acestea includ complexele translocatoare de membrană TIM și TOM.
A patra cale cuprinde fosfolipidele membranei mitocondriale în sine. Mitocondriile adăpostesc calea biosintetică a cardiolipinei și sunt, de asemenea, implicate în sinteza fosfatidiletanolaminei. Împreună cu fosfatidilcolina, acestea sunt cele trei fosfolipide majore cu care lucrează mitocondriile. Majoritatea blocurilor de construcție pentru lipidele mitocondriale sunt sintetizate în ER și, prin urmare, trebuie importate prin mecanisme care implică o apunere strânsă la ER. Odată în interiorul membranei exterioare, distribuția lipidelor este mediată de proteinele de transport localizate în spațiul intermembranar din familia Ups/PRELI,
Mitocondriile nu creează geometrie de la zero, ci mai degrabă valorifică și se bazează pe forme fizice naturale care apar spontan în lipide. Lăsate la propriile lor dispozitive, lipidele formează structuri lamelare concentrice care pot fi apoi extinse și mărite de proteine specifice. Măsurătorile la scară fină au arătat acum că crestaele individuale sunt independente funcțional și pot avea potențiale de membrană semnificativ diferite.
Formarea cristelor implică o interacțiune strâns legată a celor patru influențe de modelare de mai sus. De exemplu, activitățile complexului MICOS și dimerizarea ATP sintazei sunt atât cooperante, cât și antagoniste. MICOS induce curbura negativă a membranei, în timp ce ATP sintetaza induce curbura pozitivă la vârfurile și marginile cristei. Noile modele de calcul, așa cum sunt în prezent în curs de dezvoltare în laboratoarele din întreaga lume, unde rapoartele acestor componente diferite pot fi ajustate și ajustate fin, vor ajuta foarte mult la definirea a ceea ce controlează forma mitocondriilor.
© 2022 Science X. Rețea
Comentarii:
Adauga Comentariu