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I ricercatori scoprono la nuova via di riciclaggio mitocondriale che può essere collegata alla malattia del Parkinson

Gli scienziati lungamente hanno saputo che le celle viventi sono riciclatori della lastra, suddividenti costantemente le vecchie parti e sviluppante li di riserva nei nuovi commputer molecolari. Ora, i ricercatori agli istituti di Gladstone hanno dato uno sguardo più attento al ciclo di vita delle centrali elettriche cellulari generarici di energia; mitocondri chiamati; dentro le cellule cerebrali e come potrebbero essere riciclati. Hanno indicato che i geni si sono associati con i ruoli chiave del gioco della malattia del Parkinson in questo trattamento.

Questo lavoro ci dà la comprensione senza precedenti nel ciclo di vita dei mitocondri e come sono riciclati dalle proteine chiave che, una volta mutato, malattia del Parkinson di causa. Suggerisce che il riciclaggio mitocondriale sia critico a mantenere i mitocondri sani e le rotture a questo trattamento possono contribuire al neurodegeneration.„

KEN Nakamura, MD, PhD, ricercatore del socio di Gladstone, l'autore senior dello studio

Suddivisione dei mitocondri nocivi

In la maggior parte delle celle, i mitocondri nocivi sono decomposti in un trattamento conosciuto come mitophagy, che è iniziato da due proteine, PINK1 e Parkin. Le mutazioni in queste stesse proteine egualmente causano i moduli ereditari della malattia del Parkinson. Mentre il ruolo di PINK1 e di Parkin in mitophagy è stato studiato molto in molti tipi delle cellule, è stato poco chiaro se atto di queste proteine lo stesso modo in neuroni; il tipo di cellule cerebrali che muoiono nella malattia del Parkinson. Effettivamente, i neuroni hanno bisogni energetici insolitamente elevati ed i loro mitocondri sono molto più resistenti a degradazione da Parkin che quelli in altri tipi delle cellule.

Nel nuovo studio pubblicato nella scienza del giornale mitocondri seguiti gruppo di Nakamura, in anticipo dentro i neuroni viventi ed esaminati come PINK1 e Parkin hanno pregiudicato il loro destino.

Ma i mitocondri sono piccoli e si muovono dentro le celle, fondenti frequentemente a vicenda o spaccanti in due, che le rende difficili tenere la carreggiata.

“Abbiamo dovuto sviluppare un nuovo modo di tenere la carreggiata i diversi mitocondri per i lungi periodi di tempo, quasi un giorno intero,„ dice Zak dorico, un dottorando a Gladstone ed a Uc San Francisco (UCSF) e il co-primo autore di nuovo studio. “Ottenere quella tecnica in servizio era abbastanza una sfida.„

Gli scienziati egualmente hanno usato un metodo che li ha permessi di generare i mitocondri gran-che-normali, rendente li più facili vedere sotto un microscopio.

Hanno trovato che le proteine di Parkin circondate hanno danneggiato i mitocondri ed hanno mirato loro per degradazione, dimostrando che inizio mitophagy in neuroni come in altri tipi delle cellule. Ma grazie al loro nuovo approccio, potrebbero guardare il trattamento spiegare nei minimi particolari. Per esempio, hanno documentato i passi iniziali chiave in cui ha danneggiato, mitocondri Parkin-rivestiti fondono con altre componenti dentro la cella per formare le strutture didegradazione chiamate mitolysosomes.

“Potevamo prevedere questi punti ad un livello che non è stato fatto prima in alcun tipo delle cellule,„ diciamo Nakamura, che è egualmente un professore associato della neurologia a UCSF.

L'alta risoluzione del loro approccio li permetterà di capire con grande precisione come Parkin e PINK1 pregiudicano la degradazione mitocondriale nella malattia del Parkinson.

Un nuovo genere di riciclaggio

I ricercatori poi hanno esaminato le fasi più tarde di mitophagy, riflettenti che cosa accade ai mitocondri nei mitolysosomes.

“Finora, nessuno ha conosciuto che cosa accade accanto a questi mitolysosomes,„ dice Nakamura.

Finora, gli scienziati avevano supposto che i mitolysosomes ripartono rapido nelle molecole che la cella può riutilizzare per costruire i nuovi mitocondri da zero. Nakamura ed il suo gruppo hanno indicato che, invece, i mitolysosomes sono sopravvissuto a per ore e ore dentro le celle. Notevolmente ed inatteso, alcuni mitolysosomes sono stati inghiottiti dai mitocondri sani, mentre altre volte, hanno scoppiato improvvisamente, scaricanti i loro contenuti nell'interno della cella, compreso alcune proteine che erano ancora funzionali.

“Questo sembra essere un nuovo controllo di qualità mitocondriale, sistema di riciclaggio,„ dice Huihui Li, PhD, uno studioso postdottorale di Gladstone e co-primo autore di nuovo documento. “Pensiamo che abbiamo scoperto una via del riciclaggio mitocondriale; quale è come il salvataggio della mobilia apprezzata in una casa prima della demolizione.„

D'importanza, lo studio indica che la via di riciclaggio identificata dagli scienziati richiede PINK1 e Parkin, supportanti che il riciclaggio mitocondriale possa anche essere critico nella protezione contro il neurodegeneration nella malattia del Parkinson.

“I neuroni della dopamina che muoiono nella malattia del Parkinson sono particolarmente suscettibili delle mutazioni in PINK1 e in Parkin,„ dice Nakamura. “Il nostro studio avanza la nostra comprensione di come queste due proteine chiave della malattia del Parkinson degradano e riciclano i mitocondri. I nostri studi futuri studieranno come queste vie contribuiscono alla malattia e come possono essere mirate a dal punto di vista terapeutico.„

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.