Их результаты показывают, что белки, ответственные за производство энергии, известные как дыхательный комплекс, действуют не в одиночку. Вместо этого они собираются в крупные структуры, называемые «суперкомплексами», которые играют ключевую роль в эффективном производстве АТФ, основного источника энергии клетки.
Митохондрии встречаются в клетках практически всех живых организмов, включая растения, животных и человека. Они используют кислород, которым мы дышим, и углеводы, содержащиеся в нашей пище, для производства АТФ, которая обеспечивает основные функции клеток и тем самым производит энергию.
Хотя эти комплексы дыхательной цепи были открыты 70 лет назад, их точная организация внутри митохондрий до сих пор неизвестна. Используя современную технологию криоэлектронной томографии, исследователи под руководством доктора Флорана Вальца и профессора Бена Энгеля из Биоцентра Базельского университета смогли создать изображения дыхательной цепи высокого разрешения непосредственно внутри клеток с беспрецедентным разрешением. Результаты были опубликованы в журнале Science.
«Наши данные показывают, что дыхательные белки организуются в определенных мембранных областях митохондрий и слипаются, образуя один основной тип суперкомплекса», — объясняет Флоран Вальц, исследователь SNSFAmbizione и первый автор исследования. «С помощью электронной микроскопии отчетливо видны отдельные суперкомплексы — мы можем напрямую увидеть, как они структурируются и работают. Дыхательный суперкомплекс перекачивает протоны через митохондриальную мембрану. Комплекс, генерирующий АТФ, действует как водяная мельница, используя этот поток протонов для стимулирования производства АТФ».
Исследователи исследовали митохондрии в живых клетках Chlamydomonas Reinhardtii. «Мы были очень удивлены тем, что все белки на самом деле были организованы в такие суперкомплексы», — сказал Уолц. «Эта структура может сделать производство АТФ более эффективным, оптимизировать поток электронов и минимизировать потери энергии».
Помимо суперкомплекса, исследователи также смогли более внимательно изучить структуру митохондриальной мембраны. «Это чем-то напоминает легочную ткань: внутренняя митохондриальная мембрана имеет множество складок, которые увеличивают площадь поверхности, чтобы вместить как можно больше дыхательных комплексов», — сказал Энгель.
В будущем исследователи стремятся выяснить, почему дыхательные комплексы взаимосвязаны и как эта синергия повышает эффективность клеточного дыхания и производства энергии. Исследование может также дать новое понимание биотехнологии и здравоохранения.
«Изучая структуру этих комплексов у других организмов, мы можем получить более широкое представление об их базовой организации», — объясняет Уолц. «Это не только может выявить эволюционные адаптации, но и помочь нам понять, почему нарушение этих комплексов приводит к болезням человека».
Составлено из /ScitechDaily