Badania mitochondriów oferują nowy wgląd w to, jak nasze komórki przetwarzają RNA w celu produkcji energii

Naukowcy z Zakładu Biologii Komórkowej i Molekularnej Instytutu Karolinska dokonali ważnego odkrycia dotyczącego sposobu, w jaki komórki ludzkie wytwarzają energię. Ich badanie, opublikowany W Dziennik EMBOujawnia szczegółowe mechanizmy procesu przenoszenia przez mitochondria cząsteczek RNA (tRNA), które są niezbędne do produkcji energii.

Mitochondria potrzebują odpowiednio przetworzonych tRNA, aby wytworzyć białka na energię. Problemy w przetwarzaniu tRNA mogą prowadzić do poważnych chorób mitochondrialnych. Do tej pory dokładny proces dojrzewania tRNA w mitochondriach nie był dobrze poznany.

„Nasze badanie ujawnia na poziomie molekularnym, w jaki sposób mitochondrialny kompleks RNazy Z rozpoznaje i przetwarza cząsteczki tRNA” – powiedział Genís Valentín Gesé, pierwszy autor badania. „Dzięki zaawansowanej mikroskopii krioelektronowej byliśmy w stanie zwizualizować kompleks w działaniu, rejestrując migawki tRNA na różnych etapach dojrzewania. To znaczący krok naprzód w zrozumieniu, w jaki sposób nasze komórki wytwarzają energię i utrzymują zdrowe funkcje”.

Korzystając z zaawansowanej mikroskopii krioelektronowej, naukowcy zwizualizowali mitochondrialny kompleks RNazy Z, który ma kluczowe znaczenie dla dojrzewania tRNA. Zrobili zdjęcia w wysokiej rozdzielczości pokazujące, jak ten kompleks krok po kroku przetwarza cząsteczki tRNA.

„Widzenie tak szczegółowego kompleksu RNase Z przypomina oglądanie kół zębatych precyzyjnie dostrojonego silnika” – wyjaśnił Valentín Gesé. „Możemy obserwować, jak każdy składnik oddziałuje z tRNA, dostarczając nam bezcennego wglądu w dokładne mechanizmy dojrzewania tRNA”.

Odsłonięcie mechanizmu przetwarzania sekwencyjnego

Jednym z kluczowych odkryć jest odkrycie kolejności przetwarzania tRNA od 5′ do 3′, która gwarantuje, że są one prawidłowo przygotowane do syntezy białek. Badanie wyjaśnia również, w jaki sposób kompleks RNazy Z pozwala uniknąć przecinania tRNA, które mają już swój niezbędny ogon 3′-CCA, zapobiegając błędom w przetwarzaniu tRNA.

„Zrozumienie kierunkowości przetwarzania tRNA ma kluczowe znaczenie” – powiedział Martin Hällberg, starszy autor badania. „Zapewnia odpowiednią dojrzałość i funkcjonalność cząsteczek tRNA, co jest niezbędne, aby mitochondria mogły efektywnie wytwarzać energię”.

Co ważne, badanie łączy konkretne mutacje w genie ELAC2 z chorobami mitochondrialnymi. Zrozumienie tych mutacji pomaga w opracowaniu terapii celowanych takich schorzeń, jak kardiomiopatia i niepełnosprawność intelektualna.

„Wizualizując, gdzie występują te mutacje i jak wpływają na strukturę i funkcję kompleksu RNazy Z, możemy zrozumieć molekularne podstawy niektórych chorób mitochondrialnych” – wyjaśnia Hällberg. „Wiedza ta ma kluczowe znaczenie dla opracowania terapii celowanych korygujących lub kompensujących te defekty”.

Ten przełom oferuje nowe ścieżki diagnozowania i leczenia chorób mitochondrialnych oraz poszerza naszą ogólną wiedzę na temat biologii mitochondriów.