В большинстве клеток млекопитающих митохондрии — главный производитель аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), универсального источника энергии для всех биохимических процессов. Нарушения в работе митохондрий могут стать причиной гибели клетки. В связи с этим очень важно понимать, какие факторы могут вызвать перебои в деятельности этих «энергетических фабрик» или их разрушение.
Митохондрии живых клеток иногда производит большое количество активных форм кислорода по невыясненным до последнего времени причинам. Возникнув в одной митохондрии, такая вспышка может вызвать повреждение соседних органелл, новые вспышки, и, в конечном итоге, гибель клетки. Исследователи обратили внимание, что если в клетке митохондрии расположены вблизи источника ионов Са2+, например, возле плазматической или саркоплазматической мембраны, то в них больше шансов обнаружить вспышку активных форм кислорода. Ученые предположили, что она может быть связана с тем, что в митохондриальной мембране (mitochondrial permeability transition pore — мPTP) может открываться неспецифическая по́ра. Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (ИТЭБ РАН) выяснили возможные причины этого явления.
«Мы предположили, что возникновение вспышек может контролироваться цитозольными пиридиновыми нуклеотидами, — рассказывает один из авторов исследования, научный сотрудник ИТЭБ РАН Алексей Круглов. — Мы проверили наше предположение, и оказалось, что нуклеотиды, в первую очередь НАДФН, поступающие в митохондрии из цитоплазмы при открывании мPTP, способны вызывать резкое увеличение генерации супероксид аниона и пероксида водорода – ту самую вспышку активных форм кислорода».
Ученые проанализировали возможные причины этого явления и предположили, что в появлении вспышек участвует фермент адренодоксинредуктаза, расположенный в матриксе митохондрий. Ученые заметили интересную особенность: вспышка возникает только тогда, когда при окислении пиридиновых нуклеотидов соотношение их окисленных и восстановленных форм существенно сдвигается в сторону окисленных.
Эти данные позволяют объяснить большую частоту вспышек и их лавинообразное распространение в клетках со сниженным восстановительным статусом — перенесших ишемию и реперфузию или окислительный стресс.
Исследование проведено при поддержке Российского научного фонда (РНФ).
