21.09.2019
PL EN
17.12.2016 aktualizacja 17.12.2016

Szlaki usuwania białek w mitochondriach

Badania prof. Agnieszki Chacińskiej nad funkcją mitochondriów zwiększyły wiedzę na temat podstawowych mechanizmów dostarczania energii do komórek. W przyszłości mogą doprowadzić do odkrycia nowych terapii chorób związanych z zaburzeniami czynności mitochondriów.

Uczona z Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie rzuciła nowe światło na mechanizmy molekularne transportu białek i odpowiedź komórkową na błędy tego procesu.

Badaczka analizuje biogenezę białek mitochondrialnych od ich syntezy do chwili, w której są dostarczone do mitochondriów i gotowe do pełnienia swoich funkcji. Jest to proces podatny na błędy, jak wiele procesów w komórce. Naturalne systemy kontroli mają wykryć i usunąć nieprawidłowo sfałdowane białka.

Wiele chorób wiąże się z nieprawidłowym funkcjonowaniem różnych szlaków białkowych. Białka są budulcem, a jednocześnie kontrolują procesy życiowe. Ich odpowiednia degradacja jest równie ważna, jak synteza. Usuwane są białka uszkodzone oraz te, które już są komórce niepotrzebne. Proces usuwania białek jest precyzyjny. Jego najmniejsze zaburzenie może prowadzić do schorzeń nowotworowych czy chorób neurodegeneracyjnych.

Choroby mitochondrialne są dotychczas nieuleczalne, a dotykają tkanek, które są najbardziej zależne od produkcji energii - mięśni, serca i mózgu. W przyszłości badania prof. Agnieszki Chacińskiej mogą doprowadzić do odkrycia nowych terapii chorób związanych z zaburzeniami czynności mitochondriów.

To właśnie w mitochondriach - jak w „elektrowniach” - zachodzi oddychanie komórkowe, w wyniku którego powstaje energia w postaci ATP. Mitochondria regulują też inne procesy metaboliczne i życiowe komórki, a także jej programowaną śmierć, czyli apoptozę.

Prof. Agnieszka Chacińska wzięła pod lupę sposób, w jaki mitochondria importują, sortują i pozbywają się białek. Dysfunkcja owych szlaków sortowania powoduje zmniejszenie ilości potrzebnych białek substratowych, a następnie patologię organelli, śmierć komórek i całego organizmu. Wraz z upływem czasu, podziałami i starzeniem się komórek mitochondria gromadzą uszkodzenia. Niektóre uszkodzenia dotyczą proteomu, czyli białkowego odpowiednika genomu - zestawu białek występujących w komórce.

Niegdyś uważano, że wszystkie mitochondrialne białka prekursorowe są importowane za pośrednictwem jednego głównego szlaku i mechanizmu. Praca prof. Agnieszki Chacińskiej rzuciła nowe światło na mechanizmy molekularne transportu białek i odpowiedź komórkową na błędy tego procesu. Badaczka odkryła mechanizm odpowiedzialny za import i dojrzewanie białek mitochondrialnych przestrzeni międzybłonowej w zależności od białka Mia40. Wyjaśniła, jaką rolę odgrywają w tym mechanizmie procesy redoks.

Za transport protein do wnętrza mitochondriów odpowiadają receptory na błonie mitochondrialnej zewnętrznej i wewnętrznej. Mechanizm zatrzymywania białek w przestrzeni międzybłonowej mitochondriów oparty jest o tworzenie mostków dwusiarczkowych. Wyspecjalizowana ścieżka MIA (ang. mitochondrial intermembrane space and assembly) wprowadza mostki dwusiarczkowe do białek nawet mimo niesprzyjającego środowiska. Jeśli element ten zawiera mutację, przechodzenie białek staje się zaburzone. Mutacja MIA40 jest odpowiedzialna za zaburzenia transportu, a "nadprodukcja" MIA40 prowadzi do szybszego regulowania aktywności proteasomu. Proteasom to główny enzym - agregat do usuwania białek komórkowych.

Prof. Agnieszka Chacińska jest absolwentką Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego. W 2000 r. uzyskała tytuł doktora w Instytucie Biochemii i Biofizyki Polskiej Akademii Nauk w Warszawie. Odbyła staż podoktorski na Uniwersytecie we Fryburgu w Niemczech, a następnie niezależnie kierowała grupą badaczy na tym samym uniwersytecie. W 2009 r. dołączyła do Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie, gdzie kieruje Laboratorium Biogenezy Mitochondriów. W 2014 r. zdobyła tytuł profesora zwyczajnego.

Jej odkrycia i wnioski z badania funkcji i dysfunkcji mitochondriów, były publikowane w czasopismach "Nature", "Cell" i "Science". W tym roku została uhonorowana członkostwem w EMBO (European Molecular Biology Organization) – prestiżowym zrzeszeniu badaczy z dziedzin przyrodniczych. Wcześniej otrzymała grant tej organizacji. Jest laureatką wielu wyróżnień, m.in. Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, oraz grantów.

PAP – Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk

kol/ mrt/

Copyright © Fundacja PAP 2019