РАБОТА МИТОХОНДРИЙ ЗАВИСИТ ОТ НАШЕЙ ДИЕТЫ
Saturday, June 29, 2013
Здравствуйте, science.
Good morning, afternoon, evening, science.
http://compulenta.computerra.ru/chelovek/biologiya/10007610/ - РАБОТА МИТОХОНДРИЙ
ЗАВИСИТ ОТ НАШЕЙ ДИЕТЫ 28 июня 2013 года, 14:44
РАБОТА МИТОХОНДРИЙ ЗАВИСИТ ОТ НАШЕЙ ДИЕТЫ
Кирилл Стасевич -- 28 июня 2013 года, 14:44
Дыхательные молекулярные комплексы во внутренней мембране митохондрий, которые
во многом определяют производство энергии, могут объединяться в устойчивые суперкомплексы
в зависимости от того, какие питательные вещества клетка перерабатывает в данный
момент.
Наши клетки получают энергию от питательных веществ, но сами эти вещества проходят
довольно сложный биохимический путь, во время которого энергия, заключённая в
них, становится доступной для использования клеткой. Белки, жиры и углеводы окисляются
в цепочках ферментативных реакций, и энергия, аккумулированная в их химических
связях, переходит в молекулы НАД и ФАД -- коферменты, которые принимают электроны,
освобождающиеся при окислении питательных веществ.
Но ни ФАД, ни НАД не годятся на роль стабильных хранителей легкодоступной энергии,
и потому энергетические электроны от них направляются дальше, в так называемую
дыхательную цепь переноса электронов.
Схема митохондриальных дыхательных комплексов (С) и суперкомплексов (SC). (Рисунок
Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares).
Эта цепь состоит из нескольких молекулярных комплексов, располагающихся во внутренней
мембране митохондрий. Комплексы осуществляют передачу электронов на кислород,
который в итоге выступает главным конечным окислителем. В результате электронного
тока идущего по мембране, на ней создаётся протонный потенциал: протоны выводятся
на другую сторону мембраны и используются ферментом АТФ-синтазой для синтеза
молекул АТФ с высокоэнергетическими связями. Энергия, запасённая в АТФ, находится
в довольно стабильной форме и при этом легко может быть использована по первому
требованию. Именно АТФ считается основным переносчиком энергии в клетке, и поэтому
митохондрии называют главными энергетическими станциями клетки.
Дыхательная цепь и устройство митохондрий изучалось долго и подробно, и в 1990-х
казалось, что молекулярная картина происходящего стала окончательно ясной: были
расшифрованы структуры дыхательных комплексов. Однако все сведения, касающиеся
работы митохондрий, не смогли объяснить природу некоторых заболеваний, которые
были связаны с этим органеллами. Нельзя было понять ни то, отчего возникают такие
заболевания, ни их механизм. И тогда некоторые исследователи впервые задумались
над тем, так ли уж полно мы представляем себе механизм работы митохондрий. Более
того, появились предположения, что у митохондрий есть ещё какие-то функции, о
которых мы не знаем.
Внутренняя мембрана митохондрий образует складки, на которых и происходит перенос
электронов по дыхательной цепи. (Фото Thomas Deerinck.)
Специалистам из Национального центра сердечно-сосудистых исследований (Испания)
удалось обнаружить одно из таких несовпадений между теорией о митохондриях и
самими митохондриями. Оказалось, что те самые комплексы, которые перекачивают
электроны к кислороду, работают не так, как все думали. Этих комплексов в мембране
митохондрий существует пять видов, и считалось, что они свободно плавают в мембране,
а их расположение не зависит друг от друга. На самом же деле эти молекулярные
машины взаимодействуют друг с другом, образуя устойчивые суперкомплексы. То есть,
например, комплекс I может стабильно объединяться с комплексом IV, а может, наоборот,
всячески от него отталкиваться.
Но от чего зависит объединение и разобщение комплексов? От того, из какого источника
в данный момент поступает энергия. Как уже сказано, энергетические электроны
от питательных веществ идут на коферменты НАД и ФАД. В зависимости от соотношения
этих коферментов дыхательные комплексы группируются в различные суперкомплексы,
чтобы с наибольшей эффективностью осуществлять перенос электрона. Но соотношение
заряженных НАД и ФАД зависит от состава питательных веществ, то есть от нашего
рациона. Получается, что митохондрии внимательно следят за тем, что мы едим,
и в зависимости от диеты корректируют структуру дыхательной цепи. С другой стороны,
разные вид клеток испытывают разную потребность в энергии, и это тоже может влиять
на структуру дыхательных комплексов: в нейронах они могут складываться в одни
суперкомплексы, а, например, в мышечных клетках -- в другие.
Попутно исследователи под руководством Хосе Антонио Энрикеса сделали ещё одно
весьма обескураживающее открытие. Они обнаружили, что у одной из самых популярных
линий лабораторных мышей митохондрии не в состоянии правильно собирать дыхательные
суперкомплексы. А это значит, что результаты экспериментов на таких животных
вряд ли можно распространять на других млекопитающих, включая человека, у которых
митохондрии работают так, как надо.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Подготовлено по материалам Medical Xpress.
