Митохондрии защищают клетки от инфекций, конкурируя с патогенами за питательные вещества

Митохондрии (синие) окружают Toxoplasma (красные) в клетке. Автор: T. Medeiros / Институт биологии старения Макса Планка

Хронические инфекции затрагивают значительную часть мирового населения, создавая постоянные проблемы для систем здравоохранения и ухудшая самочувствие пациентов.

В новом исследовании ученые из Института биологии старения Макса Планка обнаружили неожиданного союзника в борьбе с инфекциями: собственные митохондрии клетки. Известные в основном как источники энергии для клеток, митохондрии также играют защитную роль, конкурируя с патогенами за жизненно важные питательные вещества.

Исследование опубликовано в журнале Science.

Во время инфекции митохондрии вступают в метаболическое перетягивание каната с внутриклеточными паразитами, такими как Toxoplasma gondii, борясь за доступ к фолату, тем самым подавляя рост патогена.

Это открытие подчеркивает уникальную защитную стратегию, используемую клетками-хозяевами, и открывает новые возможности для разработки методов лечения против фолат-зависимых патогенов, таких как Toxoplasma и Plasmodium, которые вызывают токсоплазмоз и малярию соответственно.

Во время заражения человеческим паразитом Toxoplasma gondii исследователи наблюдали активацию интегрированной стрессовой реакции, которая перенастраивает митохондриальный метаболизм.

Эта реакция усилила митохондриальную активность, что привело к повышенному спросу на фолат — критически важное питательное вещество для синтеза нуклеотидов. Следовательно, митохондрии ограничивают доступ паразита к фолату, сдерживая его рост и размножение. Мыши, неспособные активировать эту стрессовую реакцию, показали более быстрый рост паразита, что подтвердило защитную роль этого пути in vivo.

«Митохондрии и внутриклеточные патогены конкурируют за одни и те же питательные ресурсы. Однако ранее мы не знали, используют ли клетки митохондрии для защиты от вторгающихся патогенов, таких как Toxoplasma», — объясняет Тания Медейрос, первый автор исследования.

На следующих этапах исследователи намерены выяснить точные механизмы, запускающие стрессовую реакцию во время инфекции, и идентифицировать задействованные белки. Они также стремятся изучить возможность усиления митохондриальной активности для борьбы с инфекциями.

«Усиление митохондриального метаболизма потенциально может защитить от фолат-зависимых патогенов, таких как Plasmodium или Toxoplasma. Это открывает дверь для новых терапевтических возможностей», — добавляет Лена Пернас, ведущий автор исследования.

Больше информации: Tânia Catarina Medeiros et al, Mitochondria protect against an intracellular pathogen by restricting access to folate, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adr6326

Источник: Max Planck Society