Митохондрии — это специализированные структуры внутри клеток, которые в первую очередь отвечают за производство энергии, но также играют ключевую роль в реакции клеток на стресс и адаптации к нему. Когда их функция нарушается, особенно в энергоёмких тканях, таких как бурый жир, всему организму приходится адаптироваться.

Используя модель мышей с дефектами контроля качества митохондрий, исследователи обнаружили, что вместо того, чтобы отключаться, клетки в этой ткани реагируют на дисфункцию митохондрий , запуская сложную метаболическую реакцию, перестраивая ключевые ферменты для выработки метаболического продукта D-2HG.

Исследование, проведенное под руководством профессора доктора Александры Трифунович из Центра передового опыта по исследованию старения CECAD в тесном сотрудничестве с профессором доктором Кристианом Фреццей (CECAD) и Сарой Викстром (Институт молекулярной биомедицины Общества Макса Планка, Мюнстер), опубликовано под названием «2-гидроксиглутарат опосредует отбеливание бурых адипоцитов в сочетании с размягчением ядер при митохондриальной дисфункции» в журнале Nature Metabolism .

Метаболит D-2HG, который ранее связывали с прогрессированием опухолей при некоторых типах рака, в этом контексте играет иную роль.

Изменяя способ упаковки ДНК внутри клеточного ядра, способ и характер активации генов и даже форму ядерной оболочки , он способствует адаптации к нарушенной функции митохондрий. Этот ответ помогает ткани пережить стресс, но также изменяет её идентичность и структуру.

«Поразительно, что D-2HG, обычно считающийся вредным, может выполнять адаптивную функцию в определённых контекстах», — говорит первый автор исследования, доктор Харшита Каул. «Мы только начинаем понимать, как митохондрии передают сигналы остальным клеткам в условиях стресса».

Группа также исследовала один из малоизвестных аспектов митохондрий: как они помогают поддерживать здоровую функцию бурого жира, особого типа жира, который помогает регулировать температуру тела и обмен веществ путем сжигания энергии для выработки тепла.

Когда митохондрии не функционируют должным образом, эта ткань переходит в менее активное состояние, в котором она начинает напоминать обычный белый жир. Этот процесс известен как «побеление». Повышенный уровень D-2HG также приводит к усилению побеления бурого жира , что является признаком изменения клеточной идентичности.

«Эта перестройка, вызванная метаболитами, по-видимому, происходит параллельно с более широким механизмом реакции на стресс, который мы называем митохондриальной интегрированной реакцией на стресс », — объясняет старший автор, профессор Александра Трифунович.

«Но то, что мы обнаружили, выходит за рамки классического сигнала стресса. Выработка D-2HG создаёт мост между дисфункцией митохондрий и механикой клеточного ядра , неожиданную форму перекрёстных помех, которая меняет наше представление об адаптации в метаболически активных постмитотических тканях».

Эти результаты свидетельствуют о том, что ядерная жесткость может служить последующим маркером митохондриальной сигнализации, метаболического стресса и состояния клеток, закладывая основу для новых диагностических инструментов, особенно для метаболических заболеваний и возрастных расстройств.

Теперь исследователи пытаются выяснить, активен ли этот путь в других тканях, таких как сердце и мозг, и как на него можно воздействовать терапевтически.