MOKSLININKAI MITOCHONDRIJAS PRILYGINA „TESLA“ BATERIJŲ PAKETAMS

Nauji tyrimai atskleidžia, kad mitochondrijos - mažos jėgainės, kurios gyvena ląstelių viduje ir suteikia joms energijos, veikia labiau kaip „Tesla“ baterijų paketas, nei tas, kurį įdėjote į žibintuvėlį.

Nauji tyrimai permąsto mitochondrijų struktūrą, parodytą čia.

Be raudonųjų kraujo kūnelių, visose žmogaus kūno ląstelėse yra viena ar daugiau mitochondrijų, o kai kuriose - tūkstančiai. Šios vidinės ląstelių struktūros arba organelės naudoja deguonį, kad pagamintų ląstelės cheminius energijos vienetus.

Mitochondrijos yra neįprastos, nes jos turi dvi membranas: išorėje lygią ir viduje raukšlėtą, sulankstytą.

Mitochondrijos vidinės membranos klostes mokslininkai vadina cristae. Dar visai neseniai jie tikėjo, kad lankstymo tikslas buvo padidinti energijos gamybos plotą.

Tačiau naujausio autoriai EMBO žurnalas mokslinis darbas išsklaidė šią idėją.

Vietoj to, jie siūlo, kad „cristae“ yra labiau panašūs į nepriklausomus akumuliatorius, veikiančius kartu masyve, panašius į „Tesla“ akumuliatorių paketus, kuriais varomi elektromobiliai.

Autonominių baterijų masyvas

Tyrėjai priėjo prie šios išvados, naudodamiesi didelės skiriamosios gebos mikroskopija, vizualizuodami energijos gamybą mitochondrijų viduje.

„Vaizdai mums pasakė, kad kiekviena iš šių kristų yra elektriškai nepriklausoma, veikia kaip autonominė baterija“, - sako vyresnysis tyrimo autorius dr. Orianas S. Shirihai, endokrinologijos ir farmakologijos medicinos profesorius David Geffen medicinos mokykloje Kalifornijos universitete, Los Andžele.

„Viena kista“, - priduria jis, - gali sugadinti ir nebeveikti, o kiti išlaiko savo membranos potencialą “.

Ilgą laiką mokslininkai tikėjo, kad kiekvieną mitochondriją sudaro vienas bioenergetinis vienetas. Autoriai nurodo tipinius ankstesnius eksperimentus, kurių rezultatai privertė tyrėjus padaryti išvadą, kad „visa organelė veikia kaip vienas elektrocheminis vienetas“.

Iš tiesų tai patvirtino tai, ką dr. Shirihai galėjo pamatyti atlikdama tradicinę mikroskopiją. Stebint gerai veikiančias ląsteles su keliomis labai ilgomis mitochondrijomis, nebuvo idėjos apie daugybę mažų baterijų.

„Niekas anksčiau to nežiūrėjo, nes mes buvome taip užsisklendę tokiame mąstyme; buvo daroma prielaida, kad vienas mitochondrumas reiškia vieną bateriją “, - paaiškina jis.

Precedento neturintis didelės raiškos vaizdas

Tačiau pokalbiai su inžinieriais, kuriančiais elektrines transporto priemones, daktarui Shirihai suprato daugelio mažų, o ne didelių, baterijų masyvų pranašumus.

„[Jei] kažkas nutinka vienai [baterijos] ląstelei, - pažymi jis, - sistema gali tęsti darbą, o kelios mažos baterijos gali suteikti labai didelę srovę, kai to reikia.“

Priklausomai nuo modelio, „Tesla“ elektrinėse transporto priemonėse gali būti iki 7000 mažų akumuliatoriaus elementų. Jie yra tinklelio formos, leidžiančios transporto priemonę įkrauti greitai ir efektyviai aušinti. Toks susitarimas taip pat suteikia daug energijos pagreičiui.

Norėdami atidžiau pažvelgti į mitochondrijų vidų, komanda „sukūrė naują požiūrį [vidinės mitochondrijų membranos] vaizdavimui esant didelei erdvės ir laiko rezoliucijai gyvose ląstelėse“. Mokslininkai dar niekada nebuvo matę tokios didelės raiškos.

Su naujai optimizuota didelės skiriamosios gebos mikroskopija komanda galėtų vizualizuoti įtampos pasiskirstymą ir energijos gamybą mitochondrijų viduje.

Baltymų sankaupos veikia kaip elektros izoliatoriai

Tyrėjai pamatė, kaip baltymų sankaupos tarp cristae veikė kaip elektriniai izoliatoriai. Jie jau žinojo, kad be baltymų klasterių mitochondrijos lengviau suyra. Tiesą sakant, komanda taip pat pamatė, kaip mitochondrijos, neturinčios baltymų sankaupų, elgėsi labiau kaip viena didelė baterijos ląstelė.

Autoriai siūlo, kad šios tyrimo išvados padidina supratimą ne tik apie mitochondrijų veikimą, bet ir apie tai, kaip organeliai prisideda prie ligų, senėjimo ir net medicininių komplikacijų.

Ekspertai susiejo daugybę medicininių komplikacijų, tokių kaip išemijos-reperfuzijos sužalojimas, su sunkiais krizių sutrikimais mitochondrijose.

Dr. Shirihai svarsto: „Akumuliatorių ekspertai, su kuriais iš pradžių kalbėjausi, labai džiaugėsi išgirdę, kad jie teisūs“.

Mokslininkai mano, kad mitochondrijos išsivystė iš senovės bendradarbiavimo, kuris įvyko, kai ląstelės su branduoliais pasisavino nuo deguonies priklausomas paprastas ląsteles, kurioms nebuvo branduolio. Mainais už apsaugą internalizuota ląstelė arba organelė aprūpina savo šeimininką energija.