В совместном исследовании, проведённом в Кёльнском университете, выяснилось, как ключевой митохондриальный белок AIFM1 (фактор, индуцирующий апоптоз, связанный с митохондриями 1) действует как центральный узел в регуляции производства клеточной энергии.
Исследование
Исследование, проведённое группами профессора доктора Яна Римера в Институте биохимии факультета математики и естественных наук и доктора Симона Пёпселя в Центре молекулярной медицины Кёльна (CMMC), было опубликовано в журнале Molecular Cell под названием «Взаимодействие с AK2A связывает AIFM1 с клеточным энергетическим метаболизмом».
Методы исследования
В исследовании, сочетающем клеточную биологию, функциональную биохимию и передовую структурную биологию, основное внимание уделяется белку AIFM1, который имеет решающее значение для функционирования митохондрий — клеточных органелл, производящих энергию. Митохондрии отвечают за выработку аденозинтрифосфата (АТФ) — основного энергетического носителя в биологических системах.
Результаты исследования
Правильная работа митохондрий необходима для здоровья тканей, требующих много энергии, таких как мозг, сердце и мышцы. Дефекты митохондриальных процессов могут привести к ряду заболеваний, известных как митохондриальные болезни, которые могут проявляться в виде нейродегенеративных заболеваний, мышечных расстройств или метаболических синдромов.
Хотя ранее AIFM1 был известен своей ролью в программируемой клеточной гибели и сборке дыхательной цепи, это исследование расширяет понимание, описывая его сеть взаимодействующих партнёров. Взаимодействие с компонентами комплекса MICOS и аденилаткиназой 2 (AK2) связывает AIFM1 с установлением морфологии митохондрий и поддержанием энергетического гомеостаза.
Используя современную криоэлектронную микроскопию (крио-ЭМ), исследователи визуализировали комплексы AIFM1 с беспрецедентной детализацией. Полученные атомные модели показали, как AIFM1 выполняет свою роль центрального координатора внутри митохондрий. Исследователи показали, что AIFM1 стабилизирует AK2A, связываясь с его C-концевым хвостом, и что он располагает AK2A близко к белкам, транспортирующим АТФ, и АТФ-синтазе, генерирующей АТФ, тем самым повышая эффективность производства митохондриальной энергии.
Доктор Пёпсель заявил: «Одним из ключевых выводов исследования является обнаружение взаимодействия между AIFM1 и вариантом AK2A, ферментом, имеющим решающее значение для поддержания баланса адениновых нуклеотидов, таких как АТФ — основная энергетическая валюта клетки».
Профессор Ример добавил: «Мы визуализировали эти белковые комплексы с высоким разрешением, что позволило построить подробные атомные модели. Наши результаты не только подчёркивают роль AIFM1 в поддержке AK2A, но и раскрывают его функцию в качестве центрального молекулярного узла, взаимодействующего с другими ключевыми регуляторами митохондриального энергетического метаболизма, включая MIA40, комплекс MICOS, ADP/ATP транслоказы и АТФ-синтазу».
Предоставлено Кёльнским университетом.