Специалисты Орловского государственного университета имени И.С. Тургенева изучили влияние на организм мутаций митохондриальной ДНК
Российские ученые в ходе исследования механизмов развития патологий человека, связанных с мутациями ДНК митохондрий, обнаружили, что при определенных сочетаниях мутации могут как усиливать, так и нейтрализовать действие друг друга. Работа выполнена сотрудниками Орловского государственного университета (ОГУ) имени И.С. Тургенева. О результатах исследования сообщается на официальных ресурсах Минобрнауки России и информационного агентства ТАСС.
Митохондрии – это органеллы клеток. Их главная роль – снабжение клетки энергией в виде молекул АТФ универсального топлива, которое вырабатывается дыхательной цепью, локализованной во внутренней митохондриальной мембране. Митохондриальная ДНК (мтДНК) человека это короткая двуцепочечная кольцевая молекула, которая составляет лишь около 5% от всего человеческого генома и содержит 37 генов.
«Митохондрии обеспечивают клетки энергией благодаря развитию процессов с участием кислорода. Однако у этого есть обратная сторона: в результате митохондриального дыхания (утилизации клетками вдыхаемого человеком кислорода) образуются очень активные частицы, которые повреждают митохондриальную ДНК. И с возрастом таких повреждений становится все больше. Более того, в отличие от клеточного ядра, в митохондриях нет эффективных «инструментов» для исправления этих повреждений. В результате устойчивые мутации митохондриальной ДНК не только остаются в клетке, но также могут передаваться по наследству ребенку от матери. Опасность накопления повреждений заключается в том, что, достигнув в определенный момент критического уровня, они могут запустить развитие заболеваний, таких как, например, атеросклероз, или ряд нейродегенеративных процессов», – пояснил научный сотрудник лаборатории клеточной физиологии и патологии Научно-технологического центра (НТЦ) биомедицинской фотоники ОГУ Андрей Винокуров.
Ученые выяснили, что некоторые мутации не оказывают влияния на клеточный фенотип. Но многие из них негативно влияют на изменение функционирования митохондрий, например, на продукцию АТФ или образование в митохондриях активных форм кислорода, повышенное количество которых приводит к окислительному повреждению клетки. Одним из признаков последнего являются новые повреждения мтДНК.
«Такой вывод мы сделали благодаря исследованию 13 линий цитоплазматических гибридов, которые имеют различные комбинации мутаций мтДНК. Причем эти линии характеризуются не только различными вариантами сочетаний повреждений митохондриального генома, но и долей мутантных молекул ДНК в клетке. При этом использование биоинформатических методов позволило выделить вклад как отдельных мутаций, так и их комбинаций на исследуемые нами параметры», – сказал Винокуров.
Это одно из первых исследований в области поиска связи нарушений митохондриального генома и изменений фенотипа клеток, содержащих от 5 до 10 мутаций в клетках. Исследование проводится в рамках реализации проекта «Исследование клеточных механизмов развития патологий человека, ассоциированных с мутациями митохондриальной ДНК» при поддержке Российского научного фонда.
Фото: научный сотрудник лаборатории клеточной физиологии и патологии Научно-технологического центра биомедицинской фотоники Андрей Винокуров. Источник: пресс-служба Минобрнауки России