Controllo di qualità mitocondriale: Le cellule utilizzano vari meccanismi di controllo della qualità per monitorare la funzione mitocondriale ed eliminare i mitocondri danneggiati o disfunzionali. Questo processo, noto come controllo di qualità mitocondriale, prevede:
- Mitofagia :Questa forma selettiva di autofagia prende di mira i mitocondri danneggiati per la degradazione. I mitocondri danneggiati vengono contrassegnati con proteine ubiquitina, riconosciute dai recettori dell'autofagia e successivamente fagocitati dagli autofagosomi. Gli autofagosomi si fondono con i lisosomi, portando alla degradazione dei mitocondri danneggiati.
- Fusione e fissione mitocondriale: La fusione dei mitocondri sani con quelli danneggiati può aiutare a ripristinare la funzione e a integrare le carenze. Al contrario, la fissione può isolare porzioni danneggiate dei mitocondri, consentendo la loro rimozione selettiva attraverso la mitofagia.
- Risposta proteica unfolded mitocondriale (UPRmt) :Similmente alla risposta proteica non ripiegata cellulare, UPRmt viene attivato quando il ripiegamento o l'importazione delle proteine mitocondriali viene interrotto. Questa risposta innesca la sintesi di chaperoni mitocondriali, proteasi e altri fattori per correggere i difetti di ripiegamento delle proteine e ripristinare la funzione mitocondriale.
Difesa antiossidante: I mitocondri sono una delle principali fonti di specie reattive dell'ossigeno (ROS), che possono causare danni ossidativi ai componenti mitocondriali. Per contrastare questo, le cellule hanno sistemi di difesa antiossidanti, tra cui:
- Antiossidanti enzimatici :Enzimi come la superossido dismutasi (SOD), la catalasi e la glutatione perossidasi eliminano i ROS e li convertono in molecole innocue.
- Antiossidanti non enzimatici :Piccole molecole come il glutatione, il coenzima Q10 e le vitamine C ed E aiutano a neutralizzare i ROS e a proteggere le strutture mitocondriali.
Meccanismi di riparazione del DNA: Il DNA mitocondriale (mtDNA) è suscettibile ai danni causati dai ROS e da altri fattori. Le cellule possiedono meccanismi di riparazione del DNA specifici del mtDNA, tra cui:
- Riparazione per escissione della base (BER) :Questo percorso ripara le singole basi danneggiate nel mtDNA.
- Riparazione di rotture a filamento singolo (SSBR) :Questo meccanismo ripara le rotture del singolo filamento nel mtDNA.
- Riparazione delle rotture del doppio filamento (DSBR) :Questo percorso ripara le rotture più gravi del doppio filamento nel mtDNA.
Comunicazione nucleare-mitocondriale: Le cellule hanno vie di segnalazione che coordinano la comunicazione tra il nucleo e i mitocondri. Quando vengono rilevati difetti mitocondriali, questi percorsi trasmettono segnali al nucleo, portando ad alterazioni nell’espressione genica e nella produzione di fattori che promuovono la riparazione mitocondriale o la biogenesi.
Impiegando questi meccanismi protettivi, le cellule possono mantenere l’integrità mitocondriale, prevenire l’accumulo di mitocondri disfunzionali e garantire un’adeguata funzione cellulare.
