Ново проучване разкрива ключовата роля на митохондриалните протеини при регенерацията на сърцето

Митохондриите играят ключова роля в осигуряването на енергията, необходима за правилното функциониране на клетките. В митохондриите енергията се произвежда от дихателната верига, която се състои от пет комплекса, обозначени като CI-CV. Тези комплекси могат да се сглобяват в суперкомплекси, но малко се знае за ролята на този процес и неговия контрол.

Новото проучване разглежда механизмите на сглобяване на суперкомплексите и разкрива значително влияние на факторите на митохондриалното сглобяване върху регенерацията на сърдечната тъкан. Изследването е ръководено съвместно от д-р Хосе Антонио Енрикес от Националния център за сърдечно-съдови изследвания (CNIC) и д-р Надя Меркадер от Университета в Берн, Швейцария, която е гостуващ учен в CNIC.

Проучване, публикувано в списанието Developmental Cell, показва, че членът на семейството протеини Cox7a играе фундаментална роля в сглобяването на CIV димери и че това сглобяване е от решаващо значение за правилното функциониране на митохондриите и следователно за производството на клетъчна енергия.

Семейството протеини Cox7a включва три члена: Cox7a1, Cox7a2 и Cox7a2l (наричан още SCAF1). Предишни проучвания и на двете групи показват, че когато CIV съдържа SCAF1, той силно се свързва с CIII, образувайки респираторен суперкомплекс, известен като респиразома. В тези предишни проучвания авторите предполагат, че включването на Cox7a2 би довело до CIV, който не е в състояние да се асоциира, докато молекулите на CIV, съдържащи Cox7a1, биха се асоциирали, за да образуват CIV хомодимери. Новото проучване експериментално демонстрира ролята на Cox7a1 във формирането на тези CIV хомодимери.

Развойна клетка (2024). DOI: 10.1016/j.devcel.2024.04.012

Работейки с модел на зебра, изследователите установили, че липсата на Cox7a1 предотвратява образуването на CIV димери, а загубата на тези димери влияе върху теглото и способността за плуване на засегнатите риби.

„Cox7a1 се експресира предимно в клетките на набраздени мускули и именно скелетната мускулна тъкан е пострадала най-много от липсата на функция на Cox7a1. Другият основен вид набраздени мускули е сърдечният мускул или миокардът“, обясни д-р Енрикес.

Въпреки че загубата на Cox7a1 в скелетните мускули е била вредна, отсъствието му в сърдечния мускул е подобрило сърдечния регенеративен отговор на нараняване.

„Този резултат показва, че тези протеини играят ключова роля в активирането на способността на сърцето да се възстановява след нараняване“, обясни първият автор на изследването, Каролина Гарсия-Поятос.

За да проучат по-задълбочено функцията на Cox7a1, изследователите от CNIC Енрике Калво и Хесус Васкес проведоха протеомно изследване на скелетните мускули и миокарда при риба зебра, лишена от Cox7a1. Този анализ беше допълнен от метаболомно изследване, проведено от колеги от Университета в Берн. Този комбиниран анализ разкри значителни разлики от немодифицирани риби с интактна експресия на Cox7a1.

„Тези резултати показват, че молекулите, участващи в сглобяването на митохондриални суперкомплекси, могат да имат значително влияние върху метаболитния контрол, което евентуално би отворило пътя към нови лечения за сърдечни заболявания и други метаболитни състояния“, каза д-р Меркадер.

Според изследователския екип, това откритие представлява „значителна стъпка напред в разбирането на клетъчните механизми, участващи в сърдечната регенерация, и може да посочи пътя към разработването на терапии, насочени към стимулиране на сърдечната регенерация“.

Авторите заключават, че факторите на митохондриално сглобяване могат значително да повлияят на метаболитния контрол.