I ricercatori dell'Università di Toronto hanno scoperto come inizia il turnover mitocondriale, una funzione cellulare fondamentale.

I mitocondri sono come le batterie dei nostri corpi. Sono fonti di energia vitali per le cellule e sono necessarie per regolare la funzione in quasi tutti i tipi di cellule. E, come le batterie, i mitocondri devono essere sostituiti man mano che si esauriscono nel tempo. Se queste batterie non vengono sostituite in modo efficiente e non si capovolgono correttamente, le cellule subiscono stress e possono morire.

I mitocondri sani, a loro volta, sono fondamentali negli organi che richiedono energia come il cervello e i muscoli. Quando questo processo di degradazione viene interrotto, i neuroni vulnerabili possono morire. Questo tipo di interruzione è presente in molte malattie neurodegenerative come il Parkinson.

Ora, uno studio di Stephen Girardin, professore di medicina di laboratorio e patobiologia presso la Facoltà di Medicina di Temerty, e del ricercatore post-dottorato Samuel Killackey mostra che quando alcune proteine ​​codificate nucleari non vengono introdotte nei mitocondri, i mitocondri vengono rimossi.

"Siamo orgogliosi di aver identificato il problema e di aver compiuto progressi verso la comprensione e la caratterizzazione degli attori e dei percorsi molecolari e di come tutto ciò sia integrato in una cellula, in modi sorprendenti", afferma Giradin.

Girardin studia un recettore mitocondriale Nod-like (NLR) chiamato NLRX1. Sebbene NLRX1 sia stato implicato in diversi processi cellulari, la sua funzione sottostante è rimasta sfuggente ai ricercatori fino ad ora.

In generale, la ricerca in quest'area ruotava attorno alla depolarizzazione, la perdita di potenziale elettrico attraverso la membrana mitocondriale interna, come segnale principale per la rimozione dei mitocondri.

Lo studio di Girardin e Killackey ha anche mostrato che la depolarizzazione è una causa a monte dell'importazione limitata di proteine ​​mitocondriali.

I risultati, pubblicati in Molecular Cell , aprire nuove strade per la ricerca sulle malattie in cui si perde la stabilità mitocondriale.

"Questo ci dice che il problema si verifica quando l'importazione della proteina fallisce e la cellula riceve un segnale dall'importazione errata della proteina mitocondriale, NLRX1. Questo è il segnale per distruggere i mitocondri, un processo noto come mitofagia", afferma Girardin.

Osservando il processo da una prospettiva diversa, il team ha dimostrato che la scienza consolidata in quest'area non mostrava il quadro completo.

"Abbiamo fatto un passo indietro e collegato alcuni dei punti nella letteratura, che ci hanno aiutato a identificare che l'interruzione dell'importazione di proteine ​​​​era un denominatore comune in molti fattori di stress mitocondriali che innescano la mitofagia", afferma Killackey, uno studioso di Vanier che ha condotto la ricerca durante il suo dottorato di ricerca. .D. studi nel laboratorio di Girardin.

La scoperta apre la strada ai ricercatori per studiare ulteriormente il ruolo della disfunzione mitocondriale nella malattia e negli organi metabolicamente attivi come il cervello, il cuore e i reni.

"Abbiamo visto un ruolo per la mitofagia guidata da NLRX1 nella funzione muscolare misurata attraverso la capacità di resistenza, che potrebbe avere implicazioni per malattie che coinvolgono atrofia muscolare o deficit funzionali. Modificare l'estensione e l'efficienza dell'importazione di proteine ​​mitocondriali potrebbe anche offrire benefici terapeutici per neurodegenerative malattia", dice Killackey.

I risultati sono il culmine di 15 anni di ricerca, segnando una pietra miliare per Girardin.

"Amo le domande fondamentali", dice. "Quello che succede dopo con la conoscenza è una questione di fisiologia, medicina traslazionale o sviluppo di farmaci. Quindi, ora è il momento di passare il testimone ad altri o di collaborare con collaboratori entusiasti". + Esplora ulteriormente

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