Энергообеспечение является жизненно важным компонентом экономической жизни. И сложное взаимодействие между обществом и экономикой подвергается опасности всякий раз, когда основные услуги или ключевые отрасли промышленности находятся под угрозой отказа из-за проблем с энергоснабжением. Проще говоря: пекарня, которая не получает достаточно газа для питания своих печей, не сможет испечь хлеб. И такая зависимость есть и в организме человека.

С точки зрения физиологии человека роль промышленных поставщиков энергии играют митохондрии, поэтому их часто называют «электростанциями», приводящими в движение наши клетки. В митохондриях происходят сложные биохимические процессы, которые превращают энергию, содержащуюся в углеводах, которые мы едим, в важную молекулу запаса энергии АТФ (аденозинтрифосфат). АТФ — это, по сути, «топливо», которое приводит в действие все процессы в живых клетках. Если выработка АТФ по каким-либо причинам угнетается, для организма человека могут быть серьезные последствия, вплоть до тяжелой болезни и летального исхода.

Области митохондрий, где происходит синтез АТФ, известны как кристы, которые представляют собой складчатые выступы на внутренней митохондриальной мембране. «В кристах находятся молекулярные машины, которые действуют как турбины и используют контролируемый поток ионов водорода для запуска синтеза АТФ», — объясняет Мартин ван де Лаан, профессор медицинской биохимии Саарского университета. «Этот элегантный механизм может функционировать только в том случае, если внутренняя тонкая структура митохондрий и формирование крист постоянно поддерживаются», — добавил профессор ван дер Лаан. Работая со своей командой и с коллегами из Центра молекулярной медицины Макса Дельбрюка в Берлине, van der Laan удалось получить представление о молекулярной структуре большого и сложного скелетоподобного белкового комплекса, который играет важную роль в контроле архитектуры крист. Их результаты теперь опубликованы во всемирно известном журнале.Научные достижения .

Это молекулярное устройство, известное как митохондриальный контактный сайт и система организации крист (MICOS), эффективно функционирует как входные ворота в отсеки крист. Белковые субъединицы MICOS, Mic60 и Mic19, обладают способностью формировать мембрану, и вместе они функционируют как ‘швейцар’, позволяя только избранным молекулам входить или выходить из внутренней части крист. Исследовательская группа показала, как компоненты MICOS Mic60 и Mic19 образуют нитевидные пучки, которые могут собираться в сводчатую молекулярную структуру, перекрывающую вход в кристы.

Эта куполообразная сборка эластично связана с митохондриальными мембранами. Дизайн и архитектура MICOS дают нам важную информацию о том, как MICOS может действовать как гибкий, но контролируемый вход в кристы и, таким образом, регулировать энергетический метаболизм митохондрий».

Мартин ван де Лаан, профессор медицинской биохимии Саарского университета

Этот прорыв стал возможен благодаря тесному сотрудничеству между двумя участвующими исследовательскими группами, которые смогли успешно объединить данные структурного выяснения очищенных и кристаллизованных фрагментов MICOS с результатами целенаправленного функционального анализа генетически модифицированных вариантов MICOS в живых клетках.

Эти новаторские новые результаты проложили путь для дальнейших междисциплинарных исследований по этой захватывающей теме. Последующие исследования изучат и проанализируют сводообразную структуру, которая теперь идентифицирована, чтобы определить ее значение для структуры и функции крист и для митохондриального энергетического метаболизма. Глядя в будущее, ван дер Лаан добавил: «Мы надеемся, что наша работа приведет к другим важным разработкам, которые, в свою очередь, улучшат наше понимание нарушений, возникающих в результате митохондриальной дисфункции».