Почему митохондрии выглядят так странно

Одной из самых больших проблем в биологии сегодня является объяснение структуры крист — внутренних мембран митохондрий. Эти структуры могут менять форму в зависимости от условий окружающей среды. Но как это работает и можно ли предсказать такое изменение формы?

Эти органеллы снабжают энергией всю клетку. Но почему они так странно выглядят?

Последние достижения в таких методах, как световая микроскопия живых клеток со сверхразрешением и электронная томография, позволили по-новому взглянуть на динамическое поведение крист в митохондриях. Подробная архитектура всего объема митохондрий теперь может быть построена на основе серии изображений, которые проецируются для создания 3D-томограмм.

Кристы изменяются и реконфигурируются в зависимости от количества и целостности нескольких внутренних мембранных и матричных белков. В опубликованной в начале 2022 года работе ученые представили четыре пути формирования такой структуры митохондрий.

Изучение всех этих путей показало, что митохондрии не создают геометрию с нуля, а скорее используют и развивают естественные физические формы, которые спонтанно принимают молекулы составляющих их липидов. Предоставленные сами себе липиды образуют концентрические пластинчатые структуры, которые затем могут быть расширены и дополнены специфическими белками.

Образование крист включает в себя тесное взаимодействие четырех различных механизмов. Например, активность комплекса MICOS и димеризация АТФ-синтазы являются как кооперативными, так и антагонистическими. MICOS индуцирует отрицательную кривизну мембраны, в то время как АТФ-синтаза индуцирует положительную кривизну. Они борются за влияние на геометрию митохондрии и это противостояние определяет форму.

Новые вычислительные модели, где соотношения этих различных компонентов могут быть точно вычислены и скорректированы, помогут определить, что контролирует форму митохондрий.

источник