В большинстве клеток млекопитающих митохондрии являются основным генератором АТФ, универсального источника энергии для всех биохимических процессов. Нарушения в работе митохондрий могут стать причиной гибели клетки. В связи с этим очень важно понимать, какие факторы могут вызвать перебои в деятельности этих «энергетических фабрик» или их разрушение.

Ученым давно известен феномен вспышек продукции активных форм кислорода в митохондриях живых клеток. Возникнув в одной митохондрии, такая вспышка может вызвать повреждение соседних органелл, новые вспышки, и, в конечном итоге, гибель клетки.

Исследователи обратили внимание, что если в клетке митохондрии расположены вблизи источника ионов Са2+, например, возле плазматической или саркоплазматической мембраны, то в них вспышка продукции активных форм кислорода более вероятна. Ученые предположили, что вспышка может быть связана с открытием неспецифической поры в митохондриальной мембране (mitochondrial permeability transition pore — мPTP). Однако, до сих пор причина и механизм возникновения вспышек были не ясны. Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (ИТЭБ РАН) при поддержке Российского научного Фонда выяснили возможные причины этого явления. Результаты их исследований были опубликованы в августе в журнале Free Radical Biology and Medicine.

Рисунок предоставлен авторами работы

Рисунок предоставлен авторами работы

«Мы предположили, что возникновение вспышек может контролироваться цитозольными пиридиновыми нуклеотидами, — рассказывает кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории тканевой инженерии Алексей Круглов. — Мы проверили наше предположение, и оказалось, что нуклеотиды, в первую очередь НАДФН, поступающие в митохондрии из цитоплазмы при открывании мPTP, способны вызывать резкое увеличение генерации супероксид аниона и пероксида водорода — ту самую вспышку активных форм кислорода».

Ученые проанализировали возможные причины этого явления и предположили, что в генерации вспышек участвует фермент адренодоксинредуктаза, расположенный в матриксе митохондрий. Ученые заметили интересную особенность: вспышка возникает только тогда, когда при окислении пиридиновых нуклеотидов соотношение их окисленных и восстановленных форм существенно сдвигается в сторону окисленных.

Эти данные позволяют объяснить большую частоту вспышек и их лавинообразное распространение в клетках со сниженным восстановительным статусом — перенесших ишемию и реперфузию или окислительный стресс.

Данная работа является частью большого проекта «Выяснение молекулярной природы внешнего митохондриального нуклеотид-связывающего регулятора неспецифической Са2±зависимой поры (мРТР) и его роли в защите митохондрий и клеток в патологических условиях». Ученые изучают особенности мРТР для разработки веществ, способных ее регулировать для подавления постишемической клеточной гибели.

Источник: Ekaterina S.Kharechkina, Anna B.Nikiforova, Alexey G.Kruglov. Pyridine nucleotides regulate the superoxide anion flash upon permeabilization of mitochondrial membranes: An MCLA-based study. Free Radical Biology and Medicine. Volume 124, 20 August 2018, Pages 473-483 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0891584918311547?via%3Dihub#!

Материал подготовила:

Татьяна Перевязова

Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru,

Пресс-релизы ИТЭБ РАН: http://web.iteb.psn.ru/press-release.htm