Bilim Adamları Stresli Mitokondri için Yeni Hayatta Kalma Mekanizması Keşfetti

Scripps Araştırma Enstitüsü (TSRI) bilim insanları, hücrelerin vücuttaki hücreler için kimyasal enerji sağlayan minik fakat önemli “enerji santralleri” olan mitokondriyi korumak için kullandıkları doğal bir mekanizmayı keşfetti. Mitokondriye hasarın ortak nörodejeneratif bozukluklar, kanser ve hatta yaşlanma sürecinde önemli bir faktör olduğu düşünülmektedir. TSRI araştırmacılarının keşfi, mitokondriyayı bu tür zararlardan korumak için yeni yöntemlere yönlendirilebilir, böylece insan sağlığı geliştirilebilir.

TSRI’nin Moleküler ve Deneysel Tıp Bölümü’nden Arlene ve Arnold Goldstein Yardımcı Profesörü R. Luke Wiseman, “Belirlediğimiz mekanizma, mitokondriyal disfonksiyon içeren birçok rahatsızlığı tedavi etmemiz için bize bir yol daha sunuyor” dedi. Wiseman, Cell Metabolism dergisinin 3 Aralık 2013 sayısında yayınlanan yeni araştırmanın kıdemli yazarıdır.

Hücrenin Santralleri

Mitokondri, hücrelerdeki kimyasal enerjinin temel birimi olan ATP’yi yapmak için oksijen yakan mikroskopik reaktörlerdir. Bu nedenle, nefes aldığımız oksijenin önemli tüketicileridirler.

Fakat mitokondri içerisinde yoğunlaşan oksijen molekülleri oldukça reaktiftirler ve proteinleri istenmeyen şekillerde değiştirip anormal şekillere dönüştürme eğilimi gösterirler ve sıklıkla bunları işlevsiz hale getirirler ve birlikte toparlarlar. Yanlış katlama ve birikme kontrolden çıkarsa – genetik mutasyonlar, yaşlanma ve böcek ilacı gibi çevresel toksinler gibi faktörler tarafından indüklenen – sonuç, mitokondrianın başarısızlığı ve hücre ölümü olabilir.

Fazla protein yanlış katlanması ve agregasyona karşı kendilerini korumaya yardımcı olmak için, hücreler stres sırasında mitokondriayı koruyan sinyal yolları geliştirdiler. Bu yollar öncelikli olarak, proteinlerin mitokondriya düzgün şekilde katlanmasına yardımcı olan mitokondriyal “şaperon” moleküllerin üretimini arttırarak ve yanlış katlanmış ve toplanmış mitokondriyal proteinleri kesebilecek proteaz enzimlerini arttırarak işlev görür.

“Mitokondrial ‘proteostasis’ mekanizmalarını düzenleyen bu sinyal yolları, şu ana kadar memeli hücrelerinde zayıf karakterize edilmiştir, ancak genel olarak, stres altındaki hücresel hayatta kalma için çok önemli görünüyor “dedi.

Yükü Azaltmak

Yeni çalışmada, Wiseman ve ilk yazarları Kelly Rainbolt ve Neli Atanassova da dahil olmak üzere laboratuvarının üyeleri, mitokondriyal proteostaz regülasyonunun üçüncü bir mekanizmasına odaklandı: proteinlerin mitokondriya indirgenmesi “azaltıldı”.

Rainbolt, “Mitokondriye giren yeni ithal proteinlerin popülasyonunun azaltılmasının, hücresel stres sırasında mitokondrial şaperonların ve proteazların yükünü azaltacağını tahmin ettik” dedi.

Ekip, proteinlerin ana ithalatçılarından biri olarak, mitokondriyanın iç bölümüne veya matriksinde çalışan bir protein kompleksi olan TIM23’ü inceleyerek başladı. TIM23, benzersiz memelilerde, Tim17A ve Tim17B adında, neredeyse aynı özdeş komplekslere sahip olan Tim17 isimli bir çekirdek altbirim içerir. Araştırmacılar, kültürlenmiş memeli hücrelerinde genel bir stres tepkisi uyandırmak için çevresel toksin arsenit kullandılar ve Tim17A ve Tim17B’deki değişiklikleri izledi.

Sonuçlar, Tim17B düzeylerinin etkilenmediği halde, arsenit yanıtında hücrelerin mitokondriyasındaki Tim17A düzeylerinin keskin bir şekilde düştüğünü gösterdi. Ekip üyeleri, Tim17A’daki azalmanın, stres sırasında hücreleri koruyan kurulmuş bir biyolojik sinyal yolunun akış aşağısında indüklendiğini buldu. Tim17A’daki azalma, sadece Tim17A üretiminin azaldığı değil, aynı zamanda Tim17A’nın normalden daha hızlı bozulduğu için meydana geldi. Ekip kısa süre içinde Tim17A’nın stres kaynaklı parçalanmasından sorumlu bir mitokondriyal proteaz olan YME1L’yi buldu.

Tim17A bozunumunu tetikleyen kurulmuş, koruyucu bir biyolojik sinyal yolunun kapasitesi, Tim17A yıkımının muhtemelen patolojik hakaretlere yanıt olarak mitokondriyal proteostazı teşvik etmek için koruyucu bir mekanizma olduğuna işaret etti “diye belirtti Rainbolt.

Aslında bilim insanları, Tim17A protein seviyelerinin düşürülmesinin, doğrudan mitokondriyal proteostaz ve fonksiyona meydan okuyan streslere yanıt olarak hücresel sağkalımı arttırdığını gösterdi.

Wiseman, mitokondriyal proteostaz mekanizmalarındaki değişiklikler, kanser ve Alzheimer hastalığı ve Parkinson hastalığı gibi nörodejeneratif bozukluklar gibi birçok insan hastalığında ortak olduğu için, Tim17A bozunması gibi mitokondriyal proteostazı düzenleyen yeni hücresel mekanizmaların tanımlanmasının, bu hastalıklarda mitokondriyal disfonksiyonu hafifletmek için potansiyel yeni terapötik yaklaşımlar önermektedir.

Kaynak : sciencedaily.com