Studie visar att mitokondrier kopplar upp sig direkt mot cellkärnan

I årtionden antog biologer att energin som produceras av mitokondrier bara diffunderade genom hela cellen tills den nådde fram dit den behövdes. En studie publicerad i Nature den 10 juni kullkastar den modellen och avslöjar att mitokondrier fysiskt kopplar upp sig mot kärnan genom dess porer, och driver vad som motsvarar en privat kraftledning till cellens kommandocentral.eurekalert+2

En dedikerad energikabel

Ett internationellt team lett av Ivan Menéndez-Montes, biträdande professor i medicin vid University of Arizona, och Hesham A. Sadek, chef för universitetets Sarver Heart Center och gruppledare vid Spaniens Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC), använde avancerad mikroskopi, proteomik, genteknik och djurmodeller för att visa att mitokondrier fäster vid kärnpor-komplex genom en direkt interaktion mellan det mitokondriella proteinet VDAC1 och kärnpor-proteinet RANBP2.heart.arizona+2

Denna fysiska koppling kanaliserar energirika molekyler – inklusive ATP – direkt in i kärnan, vilket stöder genreglering, kromatin-remodellering, transkription och celldifferentiering. "Mitokondrierna och kärnan har koordinerat sig så mycket att de har utvecklat ett system där kärnan får sin egen exklusiva energileveranstjänst", sade forskarna i ett uttalande från CNIC.nature+1

Kullkastar passiv diffusion

Resultaten utmanar den långvariga uppfattningen att mitokondriella produkter diffunderar fritt genom cytoplasman innan de når kärnan. Istället fastställer studien att kärnan tar emot energi genom direkt fysisk kontakt – en mekanism som författarna beskriver som ett nytt paradigm inom cellbiologi.eurekalert+1

En medföljande kommentar i Nature noterade att interaktionen "underlättar direkt överföring av energibärande metabolitmolekyler för att stödja den energikrävande processen för celldifferentiering, vilket är avgörande vid embryonal utveckling."nature

Implikationer för sjukdom och medicin

Genom att avslöja hur kärnan säkrar sin energiförsörjning öppnar upptäckten forskningsvägar inom flera områden. Forskarna säger att förståelsen för hur dessa mitokondrie-kärn-kopplingar kontrolleras kan omforma arbetet inom hjärt-kärlsjukdomar, cancer, åldrande och regenerativ medicin – potentiellt genom att förklara hur hjärtan bildas, hur sjukdomar uppstår och hur celler åldras.cnic+2