Клетки сортируют молекулярный мусор, прежде чем уничтожить его

Изо всех белков в клетке быстрее прочих ломаются и чаще других требуют замены, пожалуй, белки митохондрий — энергетических станций клетки, в которых происходит окисление питательных молекул с помощью кислорода и перевод высвободившейся энергии в молекулы АТФ. Митохондриальные белки живут в условиях постоянного окислительного стресса из-за кислородных радикалов, образующихся при манипуляциях с кислородом. Повреждённые же белки нужно своевременно утилизировать, иначе этот молекулярный мусор испортит всю биохимию, и последствия могут быть весьма плачевными.

Считается, что из-за таких белков ускоряется старение и даже могут начаться нейродегенеративные процессы вроде синдромов Альцгеймера и Паркинсона.

Часто клетке бывает проще заменить всю митохондрию, чем её отдельные белки, и в этом случае запускается процесс митофагии: испорченная митохондрия заключается в специальный мембранный пузырёк, с которым потом сливается лизосома с расщепляющими ферментами, — и клетка переваривает собственную митохондрию.

Но, как выяснили исследователи из Фрайбургского университета имени Альберта — Людвига (Германия), перед этим происходит сортировка молекулярного мусора: испорченные белки разных видов собираются по группам и лишь потом перевариваются. То есть от одних белков клетка избавляется быстрее, от других — медленнее.

Митохондрии в клетке находятся в непрерывном движении, они сливаются друг с другом и разделяются, формируя постоянно меняющуюся митохондриальную сеть. Как пишут авторы работы в Nature Communications, этот процесс сопровождается перераспределением белков, так что повреждённые белки собираются в одном месте. То есть в итоге получается что-то вроде «мусорной митохондрии», в которую сбрасывается всё самое негодное и которая отправлялась в утиль. Те клетки, у которых митохондриальная динамика была отключена с помощью мутации, формировали небольшие, округлые митохондрии, и, что важно, никакой сортировки белков в этом случае не происходило.

Хотя опыты ставились с клетками дрожжей, этот процесс, скорее всего, идёт и у других эукариот — хотя это, конечно, нужно ещё проверить.

Возможно, многие заболевания, которые связаны с ненормально работающими митохондриями, имеют отношение как раз к неспособности клеток рассортировать митохондриальные белки, из-за чего в клетке просто не остаётся полностью здоровых митохондрий.

Подготовлено по материалам Фрайбургского университета имени Альберта — Людвига. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.