Definícia mitochondriálnej dynamiky

Angel Zamora Ramirez
Titul z fyziky

Mitochondriálna dynamika je súbor procesov, prostredníctvom ktorých mitochondrie formujú morfológiu mitochondriálnej siete bunky.

V literatúre Je bežné, že mitochondrie vyzerajú ako organela oválneho tvaru, ktorá má za úlohu zásobovať energie do bunky vo forme ATP. Tento zjednodušený model mitochondrií pomáha pri ich lokalizácii ako súčasti bunky, avšak zároveň poskytuje trochu zavádzajúci obraz mitochondrií v bunke.

Na rozdiel od toho, čo je všeobecne ukázané, počet mitochondrií sa líši od jedného tkaniva k druhému, tkanív s vysokou spotrebou energie. ako sú kostrové svaly a srdcové svaly majú väčší počet mitochondrií ako tie, ktoré nepotrebujú toľko energie. Okrem toho sú mitochondrie schopné vytvárať siete a subpopulácie v rámci tej istej bunky. Mitochondriálna sieť je schopná adaptovať sa na metabolické požiadavky bunky, toto prispôsobenie je dosiahnuté vďaka „mitochondriálnej dynamike“, ktorá sa skladá z procesov „fúzie“ a „štiepenia“ mitochondriálne.

mitochondriálna fúzia

Mitochondriálna fúzia nastáva, keď sa dve mitochondrie spoja a vytvoria jednu väčšiu, predĺženú mitochondriu. Mitochondrie majú dve membrány, vonkajšiu membránu a vnútornú membránu. V procese fúzie sa obe membrány musia spojiť, aby vytvorili väčšie mitochondrie. U cicavcov prebieha mitochondriálna fúzia vďaka bielkoviny Mfn1 a Mfn2, ktoré sú zodpovedné za fúziu vonkajších membrán a proteínu OPA 1, ktorý spája vnútorné membrány.

Matrica je priestor vymedzený vnútornou membránou mitochondrií, v ktorej je dna mitochondriálne, niektoré proteíny a organické ióny, okrem iného. Keď sa dve mitochondrie spoja, zdieľajú sa aj obsahy ich matríc. Preto sa predpokladá, že jednou z funkcií mitochondriálnej fúzie je udržiavať mitochondrie v stave optimálna pre produkciu ATP, okrem toho fúzia umožňuje, aby sa mitochondriálnej sieti dodal jednotnejší a pretiahnutý tvar. bunka.

mitochondriálne štiepenie

Opakom mitochondriálnej fúzie je mitochondriálne štiepenie. Tento proces nastáva, keď sa mitochondria fragmentuje, aby vznikli dve menšie mitochondrie. K štiepeniu mitochondrií u cicavcov dochádza vďaka zásah proteínu Drp1 sa tento proteín hromadí na určitých špecifických miestach na vonkajšej membráne mitochondrií a „stláča“ ho, kým sa nerozreže a nezískajú dve menšie mitochondrie.

Jednou z funkcií mitochondriálneho štiepenia je transport mitochondrií z jednej časti bunky do druhej, pretože menšie mitochondrie sa ľahšie transportujú. Štiepenie môže tiež slúžiť na vylúčenie z mitochondriálnej siete tých mitochondrií, ktoré už nefungujú správne a sú následne degradované.

Kontrola kvality mitochondrií

On údržbu mitochondriálnej siete je životne dôležitá na zabezpečenie správneho fungovania mitochondriálnej siete metabolizmusmobilný telefón. Mitochondriálna DNA je obzvlášť náchylná na poškodenie a mutácie, pretože nemá ochranné mechanizmy ako jadrová DNA. Poškodenie mitochondriálnej DNA a iné stavy, ako je oxidačný stres, môžu spôsobiť, že mitochondrie nebudú správne fungovať.

Aby sa to dalo riešiť, existuje kontrola kvalitu ktorý je do značnej miery formovaný mitochondriálnou dynamikou. Nepretržité cykly fúzie a štiepenia pomáhajú opraviť mitochondriálnu sieť a vylučovať dysfunkčné mitochondrie, ktoré ovplyvňujú bunku. Dysfunkčné mitochondrie sa rozkladajú iným procesom nazývaným „mitofágia“. Týmto spôsobom je zabezpečené, že mitochondriálna sieť je zložená prevažne z mitochondrií. funkčné.

Mitochondriálna dynamika a patológie

Rôzne patologické stavy sú spojené s poruchou mitochondriálnej dynamiky. Určité typy Charcot-Marie-Tooth Disease boli spojené s mutáciami v géne kódujúcom mitochondriálny fúzny proteín Mfn2. Rôzne mutácie v géne kódujúcom OPA1 sú spojené s optickou atrofiou, najbežnejšou dedičnou neuropatiou zrakového nervu. Tiež stavy, ktoré ovplyvňujú metabolizmus, ako je obezita alebo metabolický syndróm, súvisia s mitochondriálnej dysfunkcii a s nerovnováhou v mitochondriálnej dynamike, čo vedie k silnejšej mitochondriálnej sieti. roztrieštené.

Mitochondriálna dynamika a cvičenie

Kostrový sval je jedným z tkanív s najväčším počtom mitochondrií kvôli veľkému množstvu energie, ktorú vyžaduje. Cvičenie stimuluje najmä kostrové svalstvo a ukázalo sa, že je schopné modifikovať mitochondriálnu dynamiku v tomto tkanive.

Rôzne štúdie ukazujú, že cvičenie zvyšuje mitochondriálnu fúziu v kostrovom svale. Okrem toho je schopný stimulovať degradáciu dysfunkčných mitochondrií prostredníctvom mitofágie a zvýšiť počet mitochondrií prítomných v kostrovom svale. Všetky tieto účinky posilňujú užitočnosť cvičenia pri prevencii a boji proti obezite a metabolickému syndrómu.