Немецкие ученые обнаружили белок MOF, регулирующий работу митохондрий путем нанесения активирующих (ацетильных) меток на каркас ДНК. Этот процесс — неотъемлемая часть эпигенетического механизма регуляции активности митохондриальных генов, от которого напрямую зависит целостность и правильная работа митохондрий. Исследование опубликовано в журнале Nature Metabolism.
Регуляция клеточной жизнедеятельности — сложный и запутанный процесс, в котором ученые не до конца разобрались. Механизмы сообщения между органеллами внутри каждой отдельной клетки настроены очень точно, а разобщение сигнальных путей может привести к разным патологическим процессам, касающихся как одной клетки, так и всего организма. Все процессы в клетке базируются на биохимических реакциях, требующих затрат энергии. Энергетическая валюта — молекула АТФ — синтезируется на внутренней мембране митохондрии. Также там производятся вещества-метки для регуляции работы ядерного генома. Большинство митохондриальных ферментов кодируются в ядре, хотя у энергетической станции клетки своя кольцевая ДНК. Прочную взаимосвязь между этими органеллами обуславливают сигнальные молекулы, одной из которых является гистон-ацетилтрансфераза MOF, фермент-эпигенетический регулятор. Его функция заключается в нанесении на каркасный белок ДНК ацетиленовой метки.
«MOF — высококонсервативный белок. Мы находим его у дрозофилы, у мышей и у людей. Вместе с другими молекулами он образует комплекс, который ацетилирует белки-гистоны и тем самым способствует активации транскрипции. В ядре наша ДНК обертывается вокруг этих гистонов и образует хроматин. Активность MOF присоединяет ацетильные группы к гистонам, ослабляя уплотнение хроматина в ядре и делая гены читаемыми», — объясняет Асифа Ахтар, руководитель исследования из Института иммунобиологии и эпигенетики Общества Макса Планка во Фрайбурге.
В исследовании на мышах ученые установили уникальный набор митохондриальных белков, которые не ацетилируются при потере MOF и связанных с ним белков. Это приводит к каскаду митохондриальных дефектов, включая фрагментацию и снижение плотности внутренних выростов. За счет этого нарушался окислительный процесс фосфорилирования.
Сегодня мало известно о том, как ацетилирование митохондриальных белков меняет их биохимические свойства. Команда из Фрайбурга обнаружила, что важной мишенью ацетилирования, опосредованного MOF, выступает ген COX17. Он отвечает за белок, объединяющий части фермента цитохром C-оксидазы. Этот фермент играет ведущую роль в синтезе АТФ, а также в регуляции дыхательной цепи и в процессе запрограммированной смерти клеток. Патологии в ее строении могут приводить к задержкам в развитии, лейкодистрофии, нейросенсорной тугоухости и другим тяжелым заболеваниям.
Исследователи надеются привлечь внимание врачей к своему открытию, чтобы в будущем разработать новые терапевтические стратегии лечения митохондриальных болезней, связанных с нарушением функции цитохром С-оксидазы.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
