Управление митохондриями в нервных клетках: ключевая роль инсулина и белка PINK1

Ученые из Макс-Планковского института биологического интеллекта под руководством Ангелики Харбауэр сделали важное открытие в области нейробиологии. Они выявили, что гормон инсулин играет ключевую роль в регуляции качества митохондрий в нервных клетках.

Инсулин контролирует множество клеточных процессов и адаптирует их к текущему энергетическому состоянию организма. Одним из таких процессов, регулируемых инсулином, является контроль качества митохондрий в нейронах. Когда в организме достаточно энергии, инсулин способствует устранению дефектных митохондрий. Однако при недостатке энергии или нарушении сигнала инсулина процесс рециркуляции митохондрий снижается, и клетки продолжают использовать свои старые, даже потенциально поврежденные, "энергетические станции".

Продолжительная работа неисправных митохондрий может влиять на процессы старения и развитие неврологических заболеваний. Нервные клетки предъявляют особые требования к своему энергопитанию. Из-за их обширного ветвления и высоких энергетических потребностей они тщательно следят за своими митохондриями. Клеткам необходимо обеспечивать достаточное количество митохондрий в своих длинных отростках, аксонах, где эти "энергетические станции" поддерживают коммуникацию клетки с соседними клетками. Поэтому нейроны транспортируют митохондрии даже в самые отдаленные участки клеток.

Предыдущие исследования Харбауэра показали, что митохондрии переносят чертежи белка PINK1 во время своего путешествия по нейрону. PINK1 - ключевой белок, который действует, когда митохондрии нужно удалить, поскольку они больше не функционируют правильно. Белок может маркировать митохондрии для рециркуляции и строго контролируется клетками. Неспособность контролировать PINK1 может привести к дефициту митохондрий, тогда как продолжительная работа дефектных "энергетических станций" может повредить клетку.

Ученые теперь обнаружили, что гормон инсулин участвует в контроле качества митохондрий в нейронах. Инсулин известен своей ролью в регулировании усвоения сахара клеткой. Он также контролирует множество процессов внутри клеток, точно настраивая их на текущее энергетическое состояние организма. В случае рециркуляции митохондрий это работает следующим образом: если энергия достаточна, сигнал передается от инсулинового рецептора на поверхности клетки к митохондриям. Здесь чертежи PINK1 хранятся в виде молекул mRNA.

Когда сигнал инсулина поступает, чертежи освобождаются митохондриями, и клетка может производить дополнительный белок PINK1. Это обеспечивает эффективное устранение дефектных митохондрий. В случае нехватки энергии или отсутствия сигнала от инсулинового рецептора, чертежи для PINK1 остаются плотно связанными с митохондриями. Это исследование добавляет к нашему пониманию взаимосвязи между клеточным энергоснабжением, процессами старения и неврологическими заболеваниями. Далее исследователи планируют изучить, что происходит с чертежами PINK1 после их освобождения от митохондрий в клетку.