Ученые раскрыли механизм деления митохондрий, что открывает путь к новым методам лечения

Графическая аннотация. Автор: Journal of the American Chemical Society (2025). DOI: 10.1021/jacs.4c15836

Международная группа исследователей раскрыла физические принципы, лежащие в основе процесса деления митохондрий — клеточных «электростанций», обеспечивающих организм энергией. Это открытие может привести к разработке новых методов лечения целого ряда серьезных заболеваний.

Митохондрии постоянно делятся (фиссия) и сливаются (фузия), чтобы удовлетворить энергетические потребности клетки. Дисбаланс этих процессов связывают с сердечно-сосудистыми заболеваниями, раком, диабетом, болезнями Паркинсона и Альцгеймера, а также БАС. До сих пор механизм деления оставался загадкой, что мешало созданию терапий.

В двух статьях, опубликованных в Journal of the American Chemical Society, ученые из Калифорнийского института наносистем (CNSI) в UCLA описали двухэтапный процесс деления. Ключевую роль в нем играет белок динамин.

«Если мы поймем основной белковый механизм, регулирующий деление, возможно, мы поймем, что происходит, когда этот механизм работает неправильно», — говорит Хейла Алимохамади, первый автор одного из исследований.

Исследование объединило две конкурирующие теории. Сначала белки динамина образуют спиральную структуру вокруг митохондрии, сжимая ее мембрану. Однако одного сжатия недостаточно для разделения.

На втором этапе, после распада этой структуры, свободные молекулы динамина переворачиваются и своим строением дополнительно изгибают мембрану внутрь. В критический момент происходит «хлопковая» неустойчивость — мембрана резко прогибается, и митохондрия разделяется.

«Самое важное, что мы обнаружили, — это то, что для запуска деления важна не только сборка структуры, но и ее разборка, которая высвобождает скрытую силу белка динамина», — пояснила аспирант UCLA Элизабет Луо.

Ученые также показали, как конкретная мутация в гене динамина, вызывающая нарушения развития мозга, нарушает процесс деления митохондрий. Это открывает путь к персонализированным методам лечения.

Полученные знания могут быть применимы и к другим клеточным процессам, например, эндоцитозу — механизму поглощения веществ клеткой, который также зависит от динамина.

Больше информации:
Haleh Alimohamadi et al, Dynamin-like Proteins Combine Mechano-constriction and Membrane Remodeling to Enable Two-Step Mitochondrial Fission via a "Snap-through" Instability, Journal of the American Chemical Society (2025). DOI: 10.1021/jacs.5c06352
Elizabeth Wei-Chia Luo et al, Drp1 Proteins Released from Hydrolysis-Driven Scaffold Disassembly Trigger Nucleotide-Dependent Membrane Remodeling to Promote Scission, Journal of the American Chemical Society (2025). DOI: 10.1021/jacs.4c15836