Деление митохондрий контролируется геном CLUH

Нормальное функционирование митохондрий напрямую зависит от баланса процессов деления и слияния. Слияние митохондрий координируется белками Mitofusin (Mfn) и Opa1, а в регуляции их деления участвует белок Drp1. С нарушением деления этих органелл связано развитие сердечно-сосудистых патологий и рака, а также некоторых нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз и болезнь Гентингтона.

Ранее было установлено, что Drp1 — главный регулятор деления митохондрий, но остается неясным, как именно контролируется деятельность самого белка. Этот вопрос изучили исследователи из США, результаты опубликованы в Nature Communications.

Белок CLUH связывает мРНК белков, участвующих в процессах окислительного фосфорилирования, бета-окисления жирных кислот и в цикле Кребса. Чтобы выяснить, как CLUH и его ортолог clu у плодовых мушек регулируют деление и слияние митохондрий, авторы сравнили морфологию этих органелл в клетках при подавлении экспрессии генов и при их сверхэкспрессии. Они установили, что подавление экспрессии clu и CLUH приводило к изменению формы митохондрий на более длинную и вытянутую, а сверхэкспрессия вызывала фрагментацию органелл.

Для дальнейшего изучения роли clu авторы использовали генетически модифицированных дрозофил, у которых этот ген не экспрессировался. Такие мушки умирали через 3–6 дней, при этом мушки дикого типа жили более 100 дней. При восстановлении уровня clu путем его сверхэкспрессии в клетках генетически модифицированных мушек продолжительность жизни восстанавливалась, что подтверждает связь между гибелью особей и отсутствием гена clu.

Также ученые установили, что clu влияет на транслокацию Drp1, который расположен преимущественно в цитоплазме. В клетках со сверхэкспрессией гена Drp1 локализовался в большей степени на внешней мембране митохондрий, а при подавлении экспрессии clu — в цитозоле. Исследование экспрессии CLUH на клетках млекопитающих показали схожие результаты.

Наконец, сверхэкспрессия clu способствовала восстановлению дефектов митохондрий у мушек с отсутствием экспрессии PINK1 и parkin. Эти белки входят в важный сигнальный путь, ассоциированный с болезнью Паркинсона. Полученные результаты подчеркивают важность CLUH и drp1 как потенциальных терапевтических мишеней для лечения этого заболевания.