Учёные предложили новый механизм защиты митохондрий от открытия поры

Защиту обеспечивает не один белок, а согласованный обмен АТФ и АДФ с участием нескольких транспортных белков. Статья вышла в журнале Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Bioenergetics.

Митохондрии снабжают клетку энергией и участвуют в регуляции концентрации кальция. При перегрузке кальцием и других неблагоприятных условиях во внутренней мембране может открыться митохондриальная пора (mPTP). Её открытие сопровождается набуханием митохондрий, нарушением их работы и запуском процессов клеточной гибели. Особенно важную роль этот процесс может играть при ишемии и последующей реперфузии: во время ишемии меняется соотношение адениновых нуклеотидов, и это повышает вероятность открытия поры, когда в ткань возвращаются кислород и питательные вещества.

Ранее защитный эффект адениновых нуклеотидов связывали в основном с транслоказой ANT, которая переносит АТФ и АДФ через внутреннюю мембрану. Считалось, что нуклеотиды удерживают ANT в определённой конформации и тем самым мешают открытию поры. Однако накопленных данных не хватало, чтобы полностью объяснить такой механизм.

Исследователи Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН работали с митохондриями печени крыс, стандартной и хорошо изученной моделью. Открытие поры оценивали по набуханию митохондрий и их способности удерживать кальций. При концентрациях, близких к физиологическим, адениновые нуклеотиды подавляли набухание сильнее, чем бонгрековая кислота, мощный ингибитор ANT. Защитный эффект сохранялся и с карбоксиатрактилозидом, который переводит ANT в состояние, ускоряющее открытие поры. Значит, эффект нельзя объяснить только фиксацией транслоказы.

Кальций запускает быстрый обмен адениновых нуклеотидов и фосфата между митохондрией и средой, который не зависит от ANT. Любопытно, что магний и бонгрековая кислота подавляли ANT-независимую потерю адениновых нуклеотидов митохондриями, а карбоксиатрактилозид — нет. Авторы предложили новый механизм: защиту обеспечивает согласованная работа ANT и короткого кальций-зависимого митохондриального переносчика SCaMC. Их обмен нуклеотидами регулирует соотношение фосфата, кальция и протонов внутри митохондрии. Благодаря этому кальций лучше удерживается в матриксе, и вероятность открытия поры снижается. По-видимому, это служит дополнительной защитой при кратковременном снижении рН.

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России, соглашение № 075-00224-26-02.

РАН