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Les chercheurs découvrent la voie de réutilisation mitochondriale neuve qui peut être liée à la maladie de Parkinson

Les scientifiques ont longtemps su que les cellules vivantes sont des recycleurs de maître, décomposant continuellement de vieilles pièces et les établissant de sauvegarde dans les machines moléculaires neuves. Maintenant, les chercheurs aux instituts de malle ont jeté un oeil plus attentif à la durée de vie utile des centrales cellulaires produisant de l'énergie ; mitochondries appelées ; à l'intérieur des cellules du cerveau, et comment elles pourraient être réutilisées. Elles ont prouvé que les gènes se sont associés aux fonctions clé de jeu de maladie de Parkinson dans ce procédé.

Ce travail nous donne l'analyse sans précédent dans la durée de la vie utile des mitochondries et comment elles sont réutilisées par les protéines principales qui, une fois muté, maladie de Parkinson de cause. Il propose que la réutilisation mitochondriale soit critique à mettre à jour les mitochondries saines, et les perturbations à ce procédé peuvent contribuer au neurodegeneration. »

Ken Nakamura, DM, PhD, chercheur d'associé de malle, l'auteur supérieur de l'étude

Décomposition des mitochondries endommagées

En la plupart des cellules, des mitochondries endommagées sont décomposées dans un procédé connu sous le nom de mitophagy, qui est commencé par deux protéines, PINK1 et Parkin. Les mutations en ces mêmes protéines entraînent également les formes héréditaires de la maladie de Parkinson. Tandis que le rôle de PINK1 et de Parkin dans mitophagy a été fortement étudié dans beaucoup de types de cellules, il a été peu clair si acte de ces protéines la même voie dans des neurones ; le type de cellules du cerveau qui meurent dans la maladie de Parkinson. En effet, les neurones ont les besoins d'énergie exceptionnellement haute et leurs mitochondries sont beaucoup plus résistantes à la dégradation par Parkin que ceux dans d'autres types de cellules.

Dans l'étude neuve publiée en la Science de tourillon les mitochondries suivies par groupe à l'avance, de Nakamura à l'intérieur des neurones vivants et examinées comment PINK1 et Parkin ont affecté leur destin.

Mais les mitochondries sont petites et elles déménagent à l'intérieur des cellules, protégeant par fusible fréquemment les uns avec les autres ou se divisant dans deux, qui les rend difficiles à suivre.

« Nous avons dû développer une voie neuve de suivre différentes mitochondries au-dessus des longues périodes de temps, presque un jour complet, » dit Zak dorique, un étudiant de troisième cycle chez la malle et l'Uc San Francisco (UCSF) et le Co-premier auteur de l'étude neuve. La « obtention de cette technique en service était bien un défi. »

Les scientifiques ont également employé une méthode qui leur a permise de produire des mitochondries grand-que-normales, les facilitant pour voir sous un microscope.

Ils ont constaté que les protéines de Parkin encerclées ont endommagé des mitochondries et les ont visées pour la dégradation, expliquant que les débuts mitophagy dans des neurones de la même manière qu'en l'autre cellule tape. Mais grâce à leur approche neuve, ils pourraient observer le procédé dévoiler en détail. Par exemple, elles ont documenté les premières étapes principales dans lequel ont endommagé, les mitochondries Parkin-enduites protègent par fusible avec d'autres composantes à l'intérieur de la cellule pour former les mitolysosomes appelés mitochondrie-dégradants de structures.

« Nous pouvions concevoir ces opérations à un niveau qui n'a été fait avant dans aucun type de cellules, » dit Nakamura, qui est également un professeur agrégé de la neurologie à UCSF.

La haute résolution de leur approche leur permettra de comprendre avec la précision grande comment Parkin et PINK1 affectent la dégradation mitochondriale dans la maladie de Parkinson.

Un genre neuf de réutilisation

Les chercheurs ont alors examiné les phases postérieures de mitophagy, surveillant ce qui arrive aux mitochondries dans les mitolysosomes.

« Jusqu'ici, personne n'a su ce qui se produit à côté de ces mitolysosomes, » dit Nakamura.

Jusqu'ici, les scientifiques avaient supposé que les mitolysosomes décomposent rapidement en molécules que la cellule peut réutiliser pour établir les mitochondries neuves à partir de zéro. Nakamura et son équipe ont prouvé que, au lieu de cela, les mitolysosomes ont survécu pendant des heures à l'intérieur des cellules. Remarquablement, et inopinément, quelques mitolysosomes ont été engloutis par les mitochondries saines, alors que d'autres fois, ils éclataient soudainement, déchargeant leurs teneurs dans l'intérieur de la cellule, y compris quelques protéines qui étaient encore fonctionnelles.

« Ceci semble être un contrôle qualité mitochondrial neuf, système de réutilisation, » dit Huihui Li, PhD, un chercheur post-doctoral de malle et le Co-premier auteur du papier neuf. « Nous pensons que nous avons découvert une voie de la réutilisation mitochondriale ; ce qui est comme sauver les meubles précieux dans une maison avant de la démolir. »

D'une manière primordiale, l'étude prouve que la voie de réutilisation recensée par les scientifiques exige PINK1 et Parkin, supportant que la réutilisation mitochondriale peut également être critique dans la protection contre le neurodegeneration dans la maladie de Parkinson.

Les « neurones de dopamine qui meurent dans la maladie de Parkinson sont particulièrement susceptibles des mutations dans PINK1 et Parkin, » dit Nakamura. « Notre étude avance notre compréhension de la façon dont ces deux protéines principales de maladie de Parkinson dégradent et réutilisent des mitochondries. Nos futures études vérifieront comment ces voies contribuent à la maladie et comment elles peuvent être visées thérapeutiquement. »

Source:
Journal reference:

Li, H., et al. (2021) Longitudinal tracking of neuronal mitochondria delineates PINK1/Parkin-dependent mechanisms of mitochondrial recycling and degradation. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.abf6580.