Celler stresset ut? Gjør mitokondrier lenger

Anonim

Forskere ved Scripps Research Institute (TSRI) har oppdaget en ny vei i celler som fremmer mitokondriell funksjon i stressstunder, et svar som kan beskytte mot sykdom når vi blir eldre.

Som svar på stress, i stedet for å kutte ut ujevne proteiner, aktiverer cellene våre beskyttende veier som tar en enda mer dramatisk respons, og slår ned proteinproduksjonen helt. Forskere viser at sammen med denne nedleggelsen kommer en merkelig forandring i form av organeller kalt mitokondrier, som er ansvarlige for å generere cellulær energi. I stedet for å se ut som små lima bønner begynner mitokondrier å strekke seg ut som nudler.

"Bare et par timer med å ikke lage proteiner synes å være nok til å remodel mitokondriene, og de kan holde seg slik i flere timer, sier Luke Wiseman, PhD, lektor ved TSRI og seniorforfatter av den nye studien, publisert denne uken i tidsskriftet Cell Reports. "Det synes å være en beskyttende måte å fremme mitokondriell funksjon i de tidlige stadiene av stress."

Den nye studien gir en nærmere titt på en stress-respons-vei i celler som kalles Ufoldet Protein Response (UPR). UPR har flere "grener" som regulerer forskjellige cellulære funksjoner. Wiseman-laboratoriet fokuserer på hvordan stress i et kammer av celler som kalles endoplasmatisk retikulum (ER), påvirker mitokondriell form og funksjon.

En viktig spiller i dette svaret er en sensor / initiator av UPR kalt PERK. Wiseman beskriver PERK-grenen som en finjustert signalvei. Uten nok PERK-signalering, kan mitokondrierene gå haywire i tider med stress og utfordre signifikant cellulær funksjon. Men hvis denne banen er hyperaktivert, vil cellen selvdestrukter.

Når vi alder, blir det imidlertid vanskelig for systemet å opprettholde denne balansen. "Når du er eldre, kan små problemer bli større problemer fordi PERK-banen ikke er så god til å svare, " sier Wiseman.

Tidligere undersøkelser viser at PERK har en viktig rolle i regulering av mange aspekter ved mitokondriell funksjon, inkludert forebygging av mitokondriell akkumulering av manglende proteiner som svar på ER stress. Denne nye studien viser at nedleggelse av proteinproduksjon gjennom aktivering av PERK også påvirker mitokondriell form ved å øke dens lengde. Endringer i mitokondriell form er kjent for å påvirke mitokondriell funksjon, noe som indikerer at dette er en mekanisme for å tilpasse mitokondriell funksjon under ER stress.

Det neste spørsmålet for teamet var om denne nedleggelsen og remodeling var å hjelpe eller skade celler. Mitokondrierens hovedrolle er å produsere energi til cellen, slik at forskerne målt energiproduksjon for å se hvor godt mitokondrier fungerte etter at cellene hadde ER-stress.

De fant at nedleggelse av proteinproduksjon og ombygging av mitokondriene gjorde en forskjell. "Vi var i stand til å vise en beskyttende effekt, der mitokondriell energiproduksjon ble beskyttet på grunn av økt mitokondriellengde", sier Justine Lebeau, PhD, forskningsassistent hos TSRI og første forfatter av studien.

Forskerne mistenker at hele systemet utviklet seg for å gi celler en måte å reagere på stress veldig raskt, når de bare ikke har tid til å lage et parti beskyttende proteiner.

"Blokkering av proteinsyntese - og fremme cellulære energinivåer ved å regulere mitokondriell form - synes å være en effektiv måte å bekjempe stress over kortere tidsskalaer", sier Aparajita Madhavan, kandidatstudent ved TSRI og første forfatter av studien.

Wiseman mener at feil i PERK følsomhet / aktivering forårsaket av aldring eller mutasjoner kan hindre denne beskyttende reguleringen av mitokondrier. Han sier at feil i PERK-signalering er involvert i mange sykdommer som også inkluderer mitokondriell dysfunksjon, slik som diabetes, hjertesykdom og neurodegenerative forstyrrelser som Alzheimers og Parkinsons sykdom. Han håper det nye arbeidet kan peke på en måte å målrette mot dette aspektet av PERK signalering for å korrigere mitokondrierfeil som forårsaker sykdom.

menu
menu