Німецькі вчені з'ясували, як відбувається формування складної структури мітохондріальних мембран. З'ясувалося, що крім утворення вигинів, необхідна дія ще принаймні двох білків. Один з них «розкриває» другий, після чого другий приєднується до місця визнання внутрішньої і зовнішньої мембрани, а також змінює форму внутрішньої мембрани, створюючи тубулоподібні структури, які в результаті стають крістами. Робота опублікована в.
Мітохондрія - це органела еліпсоїдної форми. Мітохондрії є «енергетичною станцією» еукаріот, оскільки в її мембранах відбувається окислення органічних сполук і використання вивільненої при цьому енергії для генерації електричного потенціалу, тепла і синтезу «батарейок» - АТФ.
Відповідно до широко поширеної теорії симбіогенезу, колись давно мітохондрії були самостійними бактеріальними організмами. Симбіоз з ними, що почався близько двох мільярдів років тому, забезпечив еукаріотам налагоджену систему енергозбереження, а їм, ймовірно, дав натомість захист і харчування. У мітохондрій досі залишилася власна ДНК, яка кодує білки, але багато генів вони втратили, і існувати самостійно вони не можуть.
Зовнішня мембрана мітохондрій гладка, має товщину близько семи нанометрів і наполовину складається з ліпідів. У ній також є порини і ряд ферментів. Вона служить, в основному, як такий, що обмежує від цитоплазми бар'єру, а також для транспорту речовин і, наприклад, контакту з ендоплазматичним ретикулумом. Між зовнішньою і внутрішньою мембраною є міжмембранний простір товщиною 10-20 нанометрів. Внутрішня мембрана на три чверті складається з білків, не має поринів і несе елементи дихального ланцюга, АТФ-синтазні комплекси і транспортні комплекси. Вона утворює численні складки - крісти, і за рахунок цього її площа приблизно в п'ять разів більша, ніж площа зовнішньої мембрани. Всередині цієї мембрани розташовується мітохондріальний матрикс.
Структуру двох мембран можна уявити як багатопальцеву рукавичку, вшиту всередину рукавички. Досі було не цілком ясно, як саме відбувається формування такого лабіринту. Правильна структура важлива не тільки для роботи енергетичних систем, але і, наприклад, для ділення мітохондрій, і порушення її ведуть до розриву мітохондрій, причому вміст їх може отруювати клітку.
Місця, в яких крісти прилягають до зовнішньої мембрани, називаються «зчленуваннями ». Таке зчленування містить комплекс MICOS, який крім мітохондріальних мембран включає принаймні сім білків. Саме він забезпечують правильне формування.
Два білки, Mic10 і Mic60, мабуть, є ключовими елементами цього процесу, оскільки видалення їх призводило до руйнування структури внутрішньої мембрани. Було відомо, що Mic10 приймає форму вигнутого каркаса, і рухається вздовж мембрани, до якої він прикріплений. Саме він, судячи з усього, забезпечує вигинання. Однак роль Mic60 досі залишалася незрозуміла.
Вчені виділили білки комплексу MICOS і розглядали їх взаємодію з ліпідними мембранами (ліпосомами) окремо від клітини. Виявилося, що Mic60 у вільній формі не прикріплений до мембрани, а згорнуть таким чином, що відповідне місце кріплення (сайт) його виявляється недоступним. Цей сайт консервативний у мишей, людей, бактерій, дріжджів, птахів та інших організмів, що свідчить про його значний вік і, відповідно, еволюційну значущість. При взаємодії з комплексом MICOS, а саме, з білком Mic19, білок змінює конформацію, і сайт виявляється зовні. Білок прикріплюється до внутрішньої мембрани в місці її зчленування із зовнішньою мембраною.
З'ясувалося, що крім міжмембранного контакту, він при цьому виконує ще найважливішу роль у формуванні структури. Він стабілізує їхні вигини, закріплюючи мембрани в просторі у вигляді довгих тубул. Такі білки можна уявити як гумки, надіті на пальці рукавички і тримають їх на певній відстані один від одного. У відсутності Mic19 цього не відбувається. Таким чином, система Mic19-Mic60 виявляється необхідною для правильного формування мембранної структури мітохондрій.
А про те, як мітохондріями обмінюються нервові клітини, можна прочитати тут.