Митохондрии играют важную роль в обеспечении энергией, необходимой для правильного функционирования клеток. В митохондриях производство энергии производится дыхательной цепью, которая состоит из пяти комплексов, называемых CI-CV. Эти комплексы могут собираться в суперкомплексы, но о роли этого процесса и о том, как им можно управлять, мало что известно.

Теперь новое исследование изучает механизмы сборки суперкомплексов и раскрывает серьезное влияние факторов сборки митохондрий на регенерацию сердца. Исследование проводилось совместно доктором Хосе Антонио Энрикесом из Национального центра исследований сердечно-сосудистых заболеваний (CNIC) и доктором Надей Меркадер из Бернского университета в Швейцарии, которая является приглашенным ученым в CNIC.

Исследование, опубликованное в журнале Developmental Cell , показывает, что член семейства белков Cox7a играет фундаментальную роль в сборке димеров CIV и что эта сборка имеет решающее значение для правильной функции митохондрий и, следовательно, для производства клеточной энергии.

Семейство белков Cox7a включает трех членов: Cox7a1, Cox7a2 и Cox7a2l (также называемых SCAF1). Предыдущие исследования обеих групп показали, что когда CIV содержит SCAF1, он прочно связывается с CIII, образуя респираторный суперкомплекс, известный как респирасома. В этих предыдущих исследованиях авторы постулировали, что включение Cox7a2 будет генерировать CIV, неспособный образовывать ассоциации, в то время как молекулы CIV, включая Cox7a1, будут связываться вместе с образованием гомодимеров CIV. Новое исследование экспериментально демонстрирует роль Cox7a1 в образовании гомодимеров CIV.

Работая с моделью рыбок данио , исследователи обнаружили, что отсутствие Cox7a1 предотвращает образование димеров CIV, а потеря этих димеров влияет на вес и плавательные способности пораженной рыбы.

«Cox7a1 в основном экспрессируется в клетках поперечно-полосатых мышц , и именно скелетная мышечная ткань больше всего пострадала от отсутствия функции Cox7a1. Другой основной тип поперечно-полосатых мышц — это сердечная мышца или миокард», — объяснил доктор Энрикес.

Но хотя потеря Cox7a1 в скелетных мышцах была пагубной, его потеря в сердечной мышце улучшала регенеративную реакцию сердца на травму.

«Этот результат показывает, что эти белки играют решающую роль в активации способности к восстановлению сердца после травмы», — объяснила первый автор исследования Каролина Гарсиа-Поятос.

Чтобы более глубоко изучить функцию Cox7a1, исследователи CNIC Энрике Кальво и Хесус Васкес провели протеомное исследование скелетных мышц и миокарда рыбок данио, лишенных Cox7a1, и этот анализ был расширен метаболомным исследованием, проведенным коллегами из Бернского университета. Этот совместный анализ выявил глубокие различия с неизмененными рыбами с интактной экспрессией Cox7a1.

«Эти результаты позволяют предположить, что молекулы, участвующие в сборке митохондриального суперкомплекса, могут оказывать значительное влияние на контроль метаболизма, возможно, открывая путь к новым методам лечения сердечных заболеваний и других метаболических состояний», — сказал доктор Меркадер.

По мнению исследовательской группы, это открытие представляет собой «значительный прогресс в понимании клеточных механизмов, участвующих в регенерации сердца, и может указать путь к разработке методов лечения, направленных на содействие регенерации сердца».

Авторы приходят к выводу, что факторы сборки митохондрий могут существенно влиять на контроль метаболизма.