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L'ADNmt égoïste de mutant exploite les défenses cellulaires pour entraîner beaucoup de maladies

Les troubles mitochondriaux sont un ensemble comme un caméléon des maladies qui prennent beaucoup de différentes formes et varient considérablement de la personne à l'autre.

Les mitochondries sont les organelles spéciales trouvées en cellules qui produisent la majeure partie de l'énergie chimique des fonctionnements de ces cellules de pouvoirs. Le dysfonctionnement mitochondrial a été associé à une grande variété de maladies, y compris l'autisme, la maladie d'Alzheimer, la schizophrénie, la démence, la maladie de Parkinson, l'épilepsie, la rappe, le cancer, le syndrome de fatigue chronique et la maladie cardio-vasculaire.

Il y a un certain nombre de différents facteurs qui peuvent faire conduire mal des mitochondries. Cependant, des mutations dans l'ADN mitochondrial (ADNmt) sont connues pour jouer un rôle de dimension hors-série. Maintenant, une équipe de recherche à l'université de Vanderbilt a découvert que l'ADNmt de mutant peut entraîner les maladies en se comportant « de manière égoïste » - d'une mode qui les bénéficie tout en nuisant à leur hôte.

Les chercheurs de Vanderbilt ont recensé les mécanismes moléculaires spécifiques qui utilisation égoïste d'ADNmt de mutant d'éviter les mécanismes de contrôle moléculaires que les cellules se sont développées pour réglementer des activités mitochondriales. La compréhension détaillée de ces voies moléculaires a pu aider des chercheurs à développer des traitements efficaces pour des troubles mitochondriaux.

Prévalence des troubles de mitochondries

« Environ un nouveau-né dans chaque 200 hérite d'une Maladie mitochondriale potentiellement pathologique qui devient manifeste dans environ un adulte sur 5.000, » a dit le professeur adjoint des sciences biologiques Maulik Patel, qui ont dirigé les chercheurs de Vanderbilt. Leur travail est décrit dans « les réactions homéostatiques de papier règlent la dynamique mitochondriale égoïste de génome dans des elegans de C. » publiés dans la question du 12 juillet du métabolisme de cellules de tourillon.

Les membres de l'équipe qui ont contribué à l'étude étaient des étudiants au doctorat Bryan Gitschlag et Cait Kirby de Vanderbilt, avec le professeur agrégé de la physiologie moléculaire et la biophysique David Samuels, les spécialistes supérieurs Rama Gangula et Simon Mallal et E.B. Shulman principal, professeur en recherches des maladies infectieuses et de l'inflammation à l'École de Médecine de Vanderbilt.

« Une fois que nous connaissons les mécanismes que les mitochondries de mutant emploient pour éluder le règlement cellulaire, puis nous pouvons développer les médicaments qui visent ces voies et empêchent les mutations d'écarter, » avons dit Patel.

Les mitochondries sont une fonctionnalité unique en cellules eucaryotes, les types de cellules trouvées dans des végétaux et animaux. La théorie courante est que les mitochondries étaient initialement des bactéries indépendantes qui ont développé une capacité de fileter les molécules hautement toxiques de l'oxygène comme source d'énergie puissante : une capacité dont les cellules procaryotiques ont manquée. Tellement quelques prokaryotes ont trouvé des moyens de convertir les mitochondries en « endosymbiont, » un organisme ce des durées dans le fuselage d'un autre organisme. Selon une théorie populaire, cette symbiose était si couronnée de succès qu'elle ait fourni aux eucaryotes l'énergie ajoutée qu'ils ont dû commencer former les organismes multicellulaires.

Centrale électrique de la cellule

Bien que les mitochondries indépendantes soient généralement connues par leur rôle comme « centrale électrique de la cellule » elles sont également impliquées dans un certain nombre d'autres fonctionnements cellulaires, y compris le règlement du cycle cellulaire et de la croissance des cellules.

Une des choses qui rendent des mitochondries seules est le fait qu'elles sont parvenues à maintenir leur propre ADN par le procédé d'endosymbiosis. Le génome mitochondrial est comparé extrêmement petit au génome humain massif et se compose d'une sonnerie fermée de 37 gènes hérités seulement de la mère.

Le nombre de copies d'ADNmt en cellules humaines diffère largement par le type de cellules. Par exemple, les globules sanguins humains n'en transportent pas du tout tandis que les cellules de foie humaines peuvent renfermer plus de milliers de copies la pièce.

Dans une cellule normale, toutes les copies d'ADNmt sont identiques. Cependant, les cellules contiennent les mécanismes moléculaires qui désassemblent et détruisent les composantes inutiles ou fonctionnantes incorrect de cellules, y compris des mitochondries. Comme résultat, ces organelles peuvent être reproduites et détruites très à un haut débit. Dans le mélange donnant droit, l'ADNmt de mutant peut surgir. S'ils atteignent des niveaux très élevés ils deviennent pathogènes.

Propriétés exceptionnelles des troubles mitochondriaux

Les troubles mitochondriaux ont quelques propriétés exceptionnelles. « À la différence des infections bactériennes qui tendent à être toutes ou rien, les infections mitochondriales peuvent s'échelonner de zéro à 100 pour cent, » a dit Patel. « Ceci rend des troubles mitochondriaux multi-symptomatiques, avec beaucoup de différences individuelles. Une personne avec une charge de mutant de 50 pour cent pourrait être sans symptômes tandis qu'une autre personne avec 80 pour cent pourrait avoir des symptômes sévères. » De plus, des Maladies mitochondriales sont transmises de la mère à l'enfant et, excepté des troubles du développement, tendent à se développer tard dans la durée.

Patel et ses collègues ont étudié la nature des troubles mitochondriaux dans le Caenorhabditis elegans transparent d'ascaride lombricoïde (elegans de C. pour faire court), un modèle animal très utilisé pour explorer les opérations de base dans le développement et le comportement des organismes multicellulaires, y compris des êtres humains.

Comment l'ADNmt de mutant éludent le mécanisme de contrôle de réglementation des cellules

Les chercheurs ont constaté que les cellules activent deux réactions spécifiques pour traiter le dysfonctionnement mitochondrial qui suit en raison de la présence de l'ADNmt de mutant. Paradoxalement cependant, ces réactions mêmes permettent par mégarde à l'ADNmt de mutant davantage de propager et proliférer. « A vu de ce point de vue, ADNmt de mutant peut être considéré en tant qu'entités égoïstes qui exploitent les mécanismes de contrôle de réglementation des cellules pour leurs propres intérêts évolutionnaires, » a dit Patel.

Nombre de copie mitochondrial de génome

Les cellules possèdent une voie de compter le nombre de génomes mitochondriaux normaux qu'elles ont. Ceci leur permet d'effectuer des génomes plus mitochondriaux quand ils ont besoin de plus d'énergie. Les chercheurs trouvés démontrent la prévision de Samuels de support de co-auteur que quelques génomes mitochondriaux de mutant sont invisibles aux machines de compte des cellules. Comme résultat, les cellules tirent plus de copies des génomes de mutant à une recherche futile pour atteindre les niveaux énergétiques optimaux. Le résultat final est la surproduction nuisible des copies de mutant.

Réaction dévoilée mitochondriale de protéine

Les cellules surveillent continuement l'état de santé de leurs mitochondries. Quand elles trouvent le dysfonctionnement mitochondrial, les cellules essayent de réparer le problème avec une procédure appelée la réaction dévoilée mitochondriale de protéine. En plus d'alléger le dysfonctionnement à l'intérieur des mitochondries, la procédure les protège contre être détruite par les mécanismes du démontage des cellules. Les chercheurs trouvés démontrent que quelques mitochondries de mutant peuvent activer cette réaction, qui fait tolérer la cellule leur présence et permet à l'ADNmt de mutant de proliférer.

« Ce sont les deux cas où les génomes mitochondriaux de mutant exploitent les défenses cellulaires pour leurs propres moyens intérêts « égoïstes des », » ont dit Patel.

Source:

Vanderbilt University