Meeusen, S. et al. Mitochondrial fusion intermediates revealed in vitro. Science 5 Aug 2004 (doi:10.1126/science.1100612) |
FURTHER READING Mozdy, A. D. & Shaw, J. M. A fuzzy mitochondrial apparatus comes into focus. Nature Rev. Mol. Cell. Biol.4, 468–478 (2003) | | | |
Рис.1. | Molecular components of mitochondrial fusion. The topology and arrangement of proteins important for mitochondrial fusion in yeast are presented schematically. See text for details. OM, mitochondrial outer membrane; IMS, intermembrane space; IM, mitochondrial inner membrane; cc, coiled coils; X, hypothetical component(s) of the inner membrane fusion machinery.
В отличие от своего предоставления в учебниках в качестве статических, овальной формы органелл, митохондрии являются высоко динамическими, трубчатыми структурами, которые непрестанно делятся и сливаются. Слияние митохондриальных мембран представляет особый интерес, т.к. оно в отличие от др. процессов слияния мембран — нуждается в слиянии двойных мембран и не использует основных компонентов секреторного слияния, таких как SNAREs. Однако, ступени, которые ведут к слиянию митохондрий, остаются неизвестными, и.к. трудно воспроизвести этот процесс in vitro.
В Science, Nunnari и др. получили новые данные. Они разработали in vitro подход для измерения слияния митохондриальных мембран. Они смешивали митохондрии, которые содержали или нацеленный на матрикс (m-GFP) или нацеленный на матрикс (m-DsRed), концентрировали органеллы с помощью центрифугирования и затем их снова переводили в суспензию в присутствии цитозольного экстракта, АТР, GТР и воспроизводящей энергию системы. Слияния определялись путём наблюдения смеси матричного содержимого, и они показали, что слияния сильно зависят от экзогенных NTPs и системы. регенерирующей энергию.
Два белка митохондриальных мембран - и - необходимы для слияния митохондрий и являются, как полагают, GTPases. Однако, необходим ли гидролиз GTP для слияния, остаётся неясным. Nunnari и др. использовали свой подход для проверки потребности в нуклеотидах реакции слияния и нашли, что гидролиз GTP, но не ATP, необходим для слияния. Используя ionophores, они также установили, что электрический потенциал внутренней митохондриальной мембраны необходим для content mixing.
Затем авт. подразделяли подход на две экспериментальные стадии - стадия 1 затрагивала центрифугирование, инкубацию и resuspension митохондрий, a стадия 2 касалась добавления экзогенных NTPs и системы регенерации энергии. Они установили, слияние промежуточных форм во время стадии 1 и слияние зависимым от энергии способом во время стадии 2, когда они анализировали слияние промежуточных форм, используя ЭМ, то они обнаружили как не деформированные плотно ассоциированные митохондрии, так и деформированные митохондрии, у которых наружные мембраны были слиты, а внутренние оставались раздельными.
Они подтвердили эти результаты с помощью разработанного ими подхода, базирующегося на флюоресценции для наружных мембран. Они смешивали митохондрии, которые были мечены m-DsRed и outer-membrane-targeted GFP с митохондриями, которые были мечены matrix-targeted , и наблюдали слияние наружных мембран в отсутствие слияния внутренних мембран. Это слияние управлялось сравнительно небольшими количествами эндогенных GTP и зависели от протонового градиента внутренней мембраны. События слияния наружных и внутренних мембран следовательно самостоятельны, причем последнее нуждается в более высоких уровнях GTP, также как и в электрическом потенциале внутренней мембраны.
В заключительной части Nunnari и др. изучали роль белка наружной мембраны Fzo1 в слиянии митохондрий, их результаты показали, что гомотипические trans взаимодействия Fzo1 на соседних митохондриальных мембранах необходимы как для слияния наружных, так и внутренних мембран. Итак, хотя слияния наружных и внутренних мембран являются самостоятельными событиями и м. б. не связанными, взаимодействия Fzo1 с белками внутренней мембраны является важным для слияния внутренних мембран.
)