• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19.12.2022
Михаил Орлов
5
58 711

Голодание изменило структуру клетки и создало «супермитохондрии»

4.3

Исследования клеток пациентов с X-сцепленной центронуклеарной миопатией — редким наследственным заболеванием мышц — пролили свет на нормальный и патологический ответ клетки на голодание. Оказалось, недостаток питания изменяет форму системы внутриклеточных мембран (эндоплазматического ретикулума) и заставляет митохондрии сливаться воедино.

Эдоплазматический ретукулум © John Leibler

Для нормальной работы клеток требуется бесперебойное поступление энергии. Однако при голодании, когда приток питательных веществ прекращается, метаболизм клетки должен изменяться так, чтобы продолжить поддерживать себя за счет альтернативных механизмов.

Авторы новой статьи в Science выяснили, как именно человеческие клетки приспосабливаются к недостатку питания. Любопытно, что для этого им пришлось рассмотреть редкое генетическое заболевание мышц — X-сцепленную центронуклеарную миопатию (X-linked centronuclear myopathy, XLCNM).

Такая наследственная миопатия, как правило, затрагивает мальчиков. Заболевание вызывают мутации в одном из генов, локализованных на половой хромосоме X. В результате нарушается развитие скелетных мышц, и те становятся настолько слабыми, что ребенку может требоваться вентиляция легких или инвалидная коляска. Заболевшие дети обычно живут не более 10-12 лет, а в самых тяжелых случаях умирают вскоре после рождения.

При X-сцепленной центронуклеарной миопатии возникают мутации в гене, кодирующем липидную фосфатазу MTM1. Это фермент, который отвечает за метаболизм сигнальных липидов эндосом (везикул, участвующих в сортировке и направленном транспорте внутри клетки).

Ранее во время исследований мутантных мышечных клеток человека (полученных от пациентов) были описаны изменения их внутриклеточных мембран — точнее, эндоплазматического ретикулума (ЭПР).

В нормальной клетке ЭПР представляет собой сложную переплетенную сеть из замкнутых мембран — в виде мешков там, где прилегает к ядру или в виде тонких тяжей на периферии. Этот полиморфизм системы внутриклеточных мембран имеет функциональное значение и изменяется при генетическом дефекте.

Дело в том, что мутации сдвигают динамическое равновесие ЭПР в сторону тонких и длинных тяжей. Их становится больше, а мембранные «мешки» в центре клетки выглядят продырявленными. Оказалось, точно такая же перестройка системы ЭПР происходит в клетках с «выключенным» геном MTM1 в условиях голодания.

«Мышцы чрезвычайно чувствительны к голоданию, тогда как их энергетические запасы в скором времени заканчиваются. Именно поэтому мы заподозрили, что дефекты клеток у пациентов с XLCNM могут быть следствием патологического ответа на голодание», — пояснил Волькер Хауке (Volker Haucke).

Авторы новой статьи выяснили, что именно это запускает патологические изменения формы клеток: внешние вытянутые тяжи ЭПР деградируют и превращаются в крупные уплощенные мешки. Следом за ЭПР изменяются митохондрии — органеллы, которые представляют собой «электростанции» клетки. Дело в том, что патологический процесс в соседнем ЭПР заставляет отдельные митохондрии сливаться воедино, образуя огромные «супермитохондрии».

Как ни странно, такие аномальные «сросшиеся» митохондрии гораздо лучше перерабатывают жиры. Однако радоваться этому в случае пациентов с XLCNM (то есть без фермента MTM1) не приходится: эффективная переработка, как и транспорт жиров и подобных им соединений невозможны.

В здоровых клетках при голодании снижается число контактов между ЭПР и эндосомами, из-за чего те меняют форму. Вот только у людей с XLCNM этого не происходит: эндосомы преодолевают «притяжение» ЭПР. Из-за этого мембранные тяжи на периферии клетки становятся более стабильными, в то время как центральная часть ЭПР фенестрируется, то есть становится «дырявой».

Поскольку тяжи внешнего ЭПР участвуют в делении митохондрий (способных, подобно целым клеткам, «делиться надвое»), эти органеллы сильно мельчают. В итоге они гораздо хуже перерабатывают жиры, и вызвано это именно дефицитом MTM1.

«Нам удалось описать совершенно новый механизм того, как различные компартменты (отделенные друг от друга мембраной «отсеки» клетки.— Прим. ред.) взаимодействуют друг с другом так, чтобы клеточный метаболизм подстраивался к режиму поступления пищи», — подытожил Хауке.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Сегодня, 07:07
Мария Азарова

Согласно выводам авторов нового исследования, прием витамина D коррелирует с более низкой вероятностью того, что взрослый мужчина предпримет попытку суицида или членовредительства.

Сегодня, 10:33
Сергей Васильев

Эксперименты показали, что инъекции кисспептина могут возвращать сексуальный интерес и тягу к противоположному полу. Метод успешно работает и на мужчинах, и на женщинах, хотя нуждается в дополнительных испытаниях.

4 февраля
Анна Новиковская

В черных дырах заключено множество тайн, и теперь астрономам удалось раскрыть одну из них: почему раскаленные диски вокруг них иногда мерцают.

2 февраля
НИУ ВШЭ

Изучая потребление алкоголя, экономисты и социологи обычно связывают его с условиями жизни людей и их человеческим капиталом: образованием, опытом работы, знаниями. Ученые из Лаборатории исследований рынка труда и Лаборатории экономико-социологических исследований НИУ ВШЭ обратили внимание на некогнитивные навыки, формирующиеся в детстве и подростковом возрасте, и выяснили, что эти качества во многом определяют вероятность злоупотребления спиртным и сокращают степень влияния образования.

31 января
ФизТех

Ученым из МФТИ и ОИВТ РАН удалось построить теоретическую модель для описания процесса роста оксидной пленки на поверхности стали в контакте с тяжелым жидкометаллическим расплавом свинец-висмут — теплоносителем, который может использоваться в реакторах нового поколения на быстрых нейтронах. Оксидная пленка — результат коррозии, но ее образование защищает от очень быстрой (жидкометаллической и межкристаллитной) коррозии. Понимание процесса коррозии стали в контакте с теплоносителем необходимо для обоснования безопасности эксплуатации подобных реакторов.

3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

9 января
Александр Березин

Избыточный вес убивает куда больше людей, чем войны с голодом вместе. До самых недавних пор это объясняли то «мусорным» фастудным питанием, то недостаточными физическими нагрузками. Научные работы показывают: эти гипотезы были неверны. За последние полвека сильно потолстели даже лабораторные животные, корм и нагрузки которых не менялись. Эпидемия лишнего веса действительно убийственна, но ее причина не в калориях или нехватке нагрузки. А в чем же? Naked Science исследует для вас этот вопрос.

[miniorange_social_login]

Комментарии

5 Комментариев

Спасибо! Интересная информация!
Народ а можно написать по русски а то я не хера не понял
21.12.2022
-
0
+
Аффтар либо кретин, либо потенциальный шнобелевский лауреат, ибо связь названия статьи с содержанием недоступна для простого российского к.б.н., не говоря уже о специалистах по политике, коими является большинство читающих граждан России.
21.12.2022
-
0
+
Жутко непонятно построена статья: 1. Заголовок наводит на мысль что речь только о обычных людях. 2. В тексте информация о людях с генетичеим заболеванием, плотно намешана с воздействием голодания на обычных людей. 3. По итогу так и не понятно, что происходит в клетках обычных людей (что в первую очередь интересно широкому кругу) приголодании. В общем напустили туману.
    21.12.2022
    -
    0
    +
    Ничего непонятного здесь нет. При внутриклеточных изменениях из-за голодания и при указанном синдроме задействуются одни и те же механизмы, только в последнем случае это происходит из-за определённых генетических нарушений.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: