Mitohondrije djeluju kao senzori za esencijalne molekule željeza, otkriva studija

Mitohondrije služe kao senzori vitalnog spoja gvožđa, hema, prema novom istraživanju objavljenom u časopisu Nature. Istraživači sa Ludwig-Maximilians-Universität München, pod vodstvom profesora Lucasa Jae, otkrili su dugogodišnji mehanizam kroz koji mitohondrije otkrivaju i reagiraju na promjene u razini hema. Ovo otkriće naglašava središnju ulogu mitohondrija u održavanju stanične homeostaze i prilagođavanju uvjetima okoliša. Studija otkriva da mitohondrije, za koje se vjeruje da potječu od bakterijskih predaka, već više od 700 milijuna godina prate razine hema.

Hema, oblik željeza koji je neophodan za transport kisika i razne stanične funkcije, može postati štetan kada je prisutan u višku. Kako bi se spriječilo toksičnost, stanice moraju precizno regulirati razinu hema. Istraživački tim je otkrio da mitohondrije aktiviraju molekularni prekidač poznat kao HRI kada je heme oskudno. Ova aktivacija smanjuje sintezu proteina, pomažući u održavanju ravnoteže unutar stanice. Kada se razine heme smanje, mitohondrijski protein pod nazivom DELE1 oslobađa se u citoplazmu. On komunicira s prekidačem HRI, koji obično ostaje neaktivan zbog vezanja s hemom. Preseljavanjem hema iz HRI-a, DELE1 aktivira prekidač, čime se ograničava proizvodnja proteina.

Ovaj proces je posebno važan tijekom razvoja crvenih krvnih stanica, gdje sprečava prekomjernu proizvodnju globina, proteina partnera hem u hemoglobinu. Prekomjeran globin bez dovoljno hem može dovesti do oštećenja stanica. Rezultati pokazuju da ovaj regulatorni sustav djeluje u svim ispitanim ljudskim tkivima i ima duboko evolucijsko porijeklo. Istraživači su pratili njegovu prisutnost do jednostavnih organizama poput Hydra vulgaris, što sugerira da je sposobnost osjetila i odgovora na razine hem temeljna osobina života.

To bi moglo poboljšati proizvodnju hemoglobina u razvoju crvenih krvnih stanica, osobito kada je mitohondrijska aktivnost visoka i heme je obilno. Dr. Max-Hinderk Schuler, jedan od prvih autora studije, sugerira da bi razumijevanje ovog mehanizma moglo ponuditi nove mogućnosti za liječenje poremećaja povezanih s globinom i unapređenje istraživanja o biologiji heme, posebno u kontekstu bolesti poput malarije.

Oni predlažu da bi integracija ovih funkcija, proizvodnje, osjetila i odgovora mogla omogućiti učinkovitije metaboličke prilagodbe. Osim toga, ističu potencijal za selektivnu manipulaciju ovim putem, što bi moglo dovesti do terapeutskih primjena u različitim medicinskim područjima.