Митохондрии: крошечные электростанции внутри клеток
Старение, неврологические заболевания и реакция организма на стресс — всё это связано с крошечными электростанциями внутри каждой клетки, известными как митохондрии. Чтобы функционировать должным образом, митохондрии должны сначала считать инструкции из своей ДНК, а затем скопировать их в матричную РНК (мРНК) в процессе, называемом транскрипцией.
Новые открытия
Исследователи из Университета Томаса Джефферсона восстановили транскрипцию в митохондриях человека с беспрецедентной детализацией. Результаты, [опубликованные](https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1097276525005453) в журнале Molecular Cell, показывают, как работает молекулярный механизм, и выявляют [потенциальные мишени для лекарств](https://phys.org/tags/potential+drug+targets/) при [заболеваниях митохондрий](https://phys.org/tags/mitochondrial+diseases/).
«Когда мы поймём этот ключевой процесс, мы сможем подтвердить мишени для нового класса препаратов, восстанавливающих митохондриальный потенциал», — говорит структурный биолог и старший автор исследования Дмитрий Темиаков, доктор философии.
Ключевые моменты исследования
Доктор Темиаков, сотрудник Медицинского колледжа Сиднея Киммела, и его лаборатория первыми определили структуру ключевого фермента, известного как митохондриальная РНК-полимераза человека, [в 2011 году](https://www.nature.com/articles/nature10435). С тех пор он и его команда работали над пониманием «молекулярной гимнастики» фермента. Он меняет форму и взаимодействует с другими белками в клетке, когда начинает свою работу по транскрипции.
В этом последнем исследовании учёные использовали мощные микроскопы и передовые [вычислительные методы](https://phys.org/tags/computational+methods/), чтобы визуально зафиксировать фермент и его белки-помощники.
Команда воссоздала процесс транскрипции в пробирке, быстро заморозила образцы на микроскопических сетках и тщательно визуализировала их с разных ракурсов с помощью [электронного микроскопа](https://phys.org/tags/electron+microscope/). Этот метод, известный как крио-ЭМ, позволяет выявить трёхмерные структуры белка с почти атомным разрешением.
Карл Хербин, аспирант, руководивший проектом (в настоящее время постдокторант в Пенсильванском университете), проанализировал более миллиона изображений в течение трёх лет. Результатом его упорного труда стал молекулярный фильм, показывающий, как фермент распознаёт правильную начальную точку на ДНК, привлекает белки-помощники, начинает копировать [генетический код](https://phys.org/tags/genetic+code/) в мРНК и, наконец, переходит в полностью активный и стабильный режим.
Поскольку митохондриальными заболеваниями страдает один из 5000 человек, полученные результаты открывают путь к созданию лекарств, предназначенных для восстановления здоровья митохондрий.
«Когда мы увидим, как работает этот фундаментальный процесс, — говорит доктор Темиаков, — мы сможем начать исправлять то, что сломалось».
Предоставлено [Университетом Томаса Джефферсона](https://phys.org/partners/thomas-jefferson-university/)
Другие новости по теме
- Гены экстремально малого роста снижают уровень глютенинов в пшенице, влияя на состав глютена и качество выпечки
- Общие генетические механизмы лежат в основе социальной жизни пчёл и людей, показывает исследование
- Устрицы как способ удаления углерода из океана и источник устойчивого питания
- ДНК наших древних предков-денисовцев может защищать нас от некоторых тропических болезней
- Три новые технологии для выявления африканской чумы свиней представлены на фоне опасений по поводу вакцины
- Чайка выжила после того, как проглотила огромный рыболовный крючок — благодаря местным ветеринарам
- Как эволюция перестраивает генные сети для создания новых закономерностей
- Биологи идентифицировали специфический для растений белок, необходимый для выживания
- Как разные сообщения могут мотивировать людей предотвращать столкновения птиц со стёклами
- От пива до полезных жиров и лекарств
Другие новости на сайте
- 44 миллиона звёзд Млечного Пути мерцают на крупнейшей в галактике 3D-карте
- Как миссия NASA «Роман» поможет изучить нашу галактику с помощью космической пыли
- 🎮💥PS Store запустил серию бесплатных демо-версий для PS5 с 🔥новыми захватывающими играми!
- BMW 7 Series увязла в озере во время запуска гидроцикла
- Новая эра сотрудничества в сфере криптовалют: Великобритания анонсирует новое партнёрство с США
- Машинное обучение раскрывает квантовые атомные вибрации в материалах
- Модель искусственного интеллекта может прогнозировать опасные солнечные ветра за несколько дней вперёд.
- Сексуальные домогательства в науке могут не влечь за собой такие же наказания, как научное мошенничество
- Учёные раскрывают скрытую динамику мельчайших структур клетки
- Westerlund 1 — впечатляющее звёздное скопление