Российские ученые выявили ранее неизвестный механизм, управляющий круговоротом ионов кальция между митохондриями, клеточными "энергостанциями", и окружающей их средой в присутствии разных молекул и в разных физиологических условиях. Полученные учеными данные ускорят разработку терапий для болезней сердца и нервной системы, сообщила пресс-служба Института теоретической и экспериментальной биофизики (ИТЭБ) РАН (Пущино).
«По словам авторов, собранные ими данные указывают на ранее неизвестную "мишень" для разработки терапевтических подходов к минимизации последствий состояний, связанных с временным повышением уровня ионов кальция и снижением уровня АТФ в клетке. В их число входят ишемические эпизоды, эпилепсия и прочие серьезные заболевания», — говорится в сообщении.
Открытие было совершено группой ученых под руководством ведущего научного сотрудника ИТЭБ РАН Алексея Круглова при изучении одной из недавно открытых странностей в работе митохондрий, связанной с их участием в круговороте ионов кальция внутри клеток. Они играют важную роль в обмене сигналами внутри клеток тела человека, однако их избыток в цитоплазме клеток может привести к необратимому повреждению и гибели клеток.
Митохондрии играют важную роль в предотвращении этого сценария, поглощая излишки ионов кальция и высвобождая их по мере необходимости. Недавно ученые обнаружили, что этот кальций запасается в митохондриях в виде гранул минералов гидроксиапатита или витлокита, в состав которых входит большое количество молекул АТФ и ее предшественника – АДФ. Это открытие вызвало массу споров, так как оба минерала почти нерастворимы в воде, тогда как митохондрии могут быстро высвобождать ионы кальция.
Исследователи предположили, что подобные странные результаты возникли из-за того, что ранее опыты с митохондриями проводились в условиях, которые неизбежно приводили к их необратимому повреждению. Руководствуясь этой идеей, российские исследователи подобрали такие условия, в которых "клеточные энергостанции" не повреждались, и проследили за тем, как перемены в концентрации АТФ и АДФ, а также некоторых других молекул влияли на поведение ионов кальция внутри митохондрий.
Проведенные исследователями опыты на неповрежденных митохондриях помогли им раскрыть механизм накопления кальция в этих структурах, связанный с формированием неорганических соединений фосфора, а также показать, что накопление ионов кальция внутри них не ведет к аналогичным по масштабам переменам в концентрации АТФ и АДФ. Понимание этого, как надеются ученые, поможет раскрыть причины развития многих болезней, связанных со сбоями в работе митохондрий, и подобрать действенные стратегии для их лечения.