WMZ: Z191701361450 WMR: R209318204033 |
Mitochondrial fusion is required for mtDNA stability in skeletal muscle and tolerance of mtDNA mutations. Cell 141, 280–289 (2010) | |
FURTHER READING
Detmer, S. A. & Chan, D. C. Functions and dysfunctions of mitochondrial dynamics. Nature Rev. Mol. Cell Biol. 8, 870–879 (2007) |
Слияние и деление являются важной функцией митохондрий у всех изученных организмов. Слияние контролирует морфологию mitochondrion, а нарушение слияния ассоциирует с нейродегенеративными нарушениями и тяжелыми дефектами в дыхании клеток. Слияние, как было предположено, увеличивает толерантность клеток человека к высоким уровням мутаций mitochondrial DNA (mtDNA), но как это осуществляется не было изучено. Chen et al. показали, что нарушение слияний митохондрий вызывает атрофию мышц и что слияние необходимо для стабильности mtDNA и толератности mtDNA к мутациям у мышей.
Слияние митохондрий нуждается в слиянии наружной и внутренней мембран. Слияние наружных мембран зависит от mitofusins MFN1 и MFN2, а слдияние внутренних мембран нуждается в dynamin-подобном белке optic atrophy protein 1 (OPA1). Chen et al. установили, что мыши, у которых специфически разрушены Mfn1 и Mfn2 в скелетных мышцах сильно уменьшены в размере и погибают преждевременно. Более того, Mfn-дефицитные мышцы являются маленькими и содержат аномальные митохондрии, которые часто фрагментированы или образуют агрегаты, которые разрушают построения миофибрилл.
При анализе количества копий mtDNA авт. установили, что Mfn-дефицитные мышцы содержат ~250 копий mtDNA на ядерный геном вместо ~3,500 copies. Это указывает на то, что слияние митохондрий необходимо для стабильности mtDNA. Это также наблюдалось в OPA1-нулевых клетках, указывая тем самым. что слияние внутренних мембран, а , следовательно, и смешивание содержимого матрикса, необходимо для сохранения mtDNA. Истощение mtDNA становится очевидным раньше, чем появляются гистологические дефекты, указывая тем самым, что , по крайней мере частично, оно ответственно за мышечную атрофию.
Кроме того, Mfn-дефицитные мышцы накапливают с существенно более значительной скоростью мутации и делеции mtDNA. Интересно, что уделение MFN1 у мышей, несущих склонную к ошибкам mtDNA polymerase (которая обнаруживает тенденцию накапливать с высокой скоростью мутации mtDNA), показывает, что слияние на самом деле увеличивает толерантность к mtDNA к мутациям, т.к. летальность сильно увеличивается в отсутствие слияний.
C помощью анализа митохондриального протеома авт. установили, что отсутствие Mfn белков вызывает неустойчивость и изменчивость содержимого белков в популяции митохондрий и указывает на то, что это может быть причиной нестабильности mtDNA . О точные молекулярные механизмы ещё предстоит определить.
|