• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19.12.2022
Михаил Орлов
5
59 886

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
Позавчера, 19:10
Дарья Губина

В 2022 году зонд DART столкнулся с Диморфом, спутником астероида Дидим. Ученые хотели проверить, можно ли сбить с траектории небольшое, но потенциально опасное для нашей жизни космическое тело. Оказалось, DART не только изменил орбиту маленького объекта, но и полностью его «переворошил».

Позавчера, 15:00
Юлия Трепалина

Немецкие ученые рассказали о преимуществах новой технологии промышленного производства яблочного сока — с помощью метода спирального пресса с фильтрацией (spiral filter press). Исследователи установили, что он позволяет в четыре раза увеличить содержание в соке полезных для здоровья веществ по сравнению с более традиционным способом отжима.

25 февраля
Руслан Руслан

Компания Neuralink, при помощи которой предприниматель Илон Маск надеется совершить революцию в интерфейсах «мозг-компьютер» (BCI), впервые имплантировала человеку устройство «чтения мыслей». Об этом Маск сообщил в твите, опубликованном 29 января. Однако, некоторые обеспокоены отсутствием прозрачности вокруг имплантата, который должен дать возможность управлять устройствами посредством мысли. Реакции ученых и экспертов на это событие обобщает медиа-редакция Nature, а Naked Science приводит перевод этой статьи.

Позавчера, 19:10
Дарья Губина

В 2022 году зонд DART столкнулся с Диморфом, спутником астероида Дидим. Ученые хотели проверить, можно ли сбить с траектории небольшое, но потенциально опасное для нашей жизни космическое тело. Оказалось, DART не только изменил орбиту маленького объекта, но и полностью его «переворошил».

Позавчера, 15:00
Юлия Трепалина

Немецкие ученые рассказали о преимуществах новой технологии промышленного производства яблочного сока — с помощью метода спирального пресса с фильтрацией (spiral filter press). Исследователи установили, что он позволяет в четыре раза увеличить содержание в соке полезных для здоровья веществ по сравнению с более традиционным способом отжима.

25 февраля
Руслан Руслан

Компания Neuralink, при помощи которой предприниматель Илон Маск надеется совершить революцию в интерфейсах «мозг-компьютер» (BCI), впервые имплантировала человеку устройство «чтения мыслей». Об этом Маск сообщил в твите, опубликованном 29 января. Однако, некоторые обеспокоены отсутствием прозрачности вокруг имплантата, который должен дать возможность управлять устройствами посредством мысли. Реакции ученых и экспертов на это событие обобщает медиа-редакция Nature, а Naked Science приводит перевод этой статьи.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

22 февраля
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

[miniorange_social_login]

Комментарии

5 Комментариев

Спасибо! Интересная информация!
Народ а можно написать по русски а то я не хера не понял
Mecpeдec
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.
Oleg Ast
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.
    Kiridan
    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?
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: