Το πόσο στενά συνεργάζονται το κύτταρο και το μιτοχόνδριο στα ανθρώπινα κύτταρα είναι αυτό που ερευνά μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Δρ. Christian Münch του Πανεπιστημίου Goethe της Φρανκφούρτης. Ανακάλυψαν πώς το μιτοχόνδριο ζητά βοήθεια από το κύτταρο όταν βρίσκεται υπό πίεση.
Ένας συγκεκριμένος τύπος μιτοχονδριακού στρες προκαλείται από λανθασμένες πρωτεΐνες που δεν αποικοδομούνται γρήγορα και συσσωρεύονται στο μιτοχόνδριο. Οι συνέπειες τόσο για το μιτοχόνδριο όσο και για το κύτταρο είναι δραματικές: Οι λανθασμένες πρωτεΐνες μπορούν, για παράδειγμα, να διαταράξουν την παραγωγή ενέργειας ή να οδηγήσουν στο σχηματισμό μεγαλύτερων ποσοτήτων αντιδραστικών ενώσεων οξυγόνου, οι οποίες επιτίθενται στο μιτοχονδριακό DNA και δημιουργούν περαιτέρω λανθασμένα διπλωμένες πρωτεΐνες.
Το μιτοχόνδριο ανταποκρίνεται στο στρες παράγοντας περισσότερους μοριακούς συνοδούς (βοηθούς αναδίπλωσης) για να αναδιπλώσουν τις πρωτεΐνες προκειμένου να μειωθεί η κακή αναδίπλωση, καθώς και μονάδες τεμαχισμού πρωτεϊνών που υποβαθμίζουν τις λανθασμένες πρωτεΐνες. Μέχρι τώρα, το πώς τα κύτταρα ενεργοποιούν αυτόν τον προστατευτικό μηχανισμό ήταν άγνωστο. Η αναδίπλωση πρωτεΐνης είναι η φυσική διαδικασία κατά την οποία μια πρωτεϊνική αλυσίδα παίρνει την τρισδιάστατη διαμόρφωση, με την οποία γίνεται βιολογικά λειτουργική.
Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Γκαίτε της Φρανκφούρτης προκάλεσαν τεχνητά στρες λαθών αναδίπλωσης στα μιτοχόνδρια καλλιεργημένων ανθρώπινων κυττάρων και ανέλυσαν το αποτέλεσμα.
Οι ερευνητές παρατήρησαν, μεταξύ άλλων, ποιες πρωτεΐνες συνδέονται μεταξύ τους σε ποια χρονική στιγμή, σε ποια χρονικά διαστήματα αλλάζουν οι συγκεντρώσεις των ενδοκυτταρικών ουσιών και τι επιπτώσεις υπάρχουν όταν μεμονωμένες πρωτεΐνες απενεργοποιούνται συστηματικά.
Το αποτέλεσμα είναι ότι τα μιτοχόνδρια στέλνουν δύο χημικά σήματα στο κύτταρο όταν εμφανίζεται στρες λανθασμένης αναδίπλωσης πρωτεΐνης: Απελευθερώνουν αντιδραστικές ενώσεις οξυγόνου και εμποδίζουν την εισαγωγή προδρόμων πρωτεϊνών, που παράγονται στο κύτταρο και αναδιπλώνονται στο λειτουργικό τους σχήμα μέσα στο μιτοχόνδριο, προκαλώντας τη συσσώρευση αυτών των πρόδρομων ουσιών στο κύτταρο. Μεταξύ άλλων, οι αντιδραστικές ενώσεις οξυγόνου οδηγούν σε χημικές αλλαγές σε μια πρωτεΐνη που ονομάζεται DNAJA1. Κανονικά, η πρωτεΐνη αυτή υποστηρίζει έναν ειδικό μοριακό συνοδό (βοηθό αναδίπλωσης) στο κύτταρο, ο οποίος διαμορφώνει τις νεοσχηματισμένες πρωτεΐνες του κυττάρου στο σωστό σχήμα.
Ως συνέπεια της χημικής αλλαγής, η πρωτεΐνη DNAJA1 πιέζει πλέον όλο και περισσότερο τον μοριακό συνοδό HSP70 και μειώνεται η αλληλεπίδρασή του με τον τακτικό του συνεργάτη HSF1. Στη συνέχεια ο HSF1 απελευθερώνεται και μπορεί να μεταναστεύσει στον κυτταρικό πυρήνα, όπου μπορεί να ενεργοποιήσει τον μηχανισμό κατά του στρες για το μιτοχόνδριο.
Όπως εξηγεί ο Münch. «Ήταν πολύ συναρπαστικό να ανακαλύψουμε ότι τα δύο σήματα μιτοχονδριακού στρες συνδυάζονται σε ένα σήμα στο κύτταρο, το οποίο στη συνέχεια ενεργοποιεί την απόκριση του κυττάρου στο μιτοχονδριακό στρες. Οι τοπικές αλλαγές στη συγκέντρωση, τα μονοπάτια σηματοδότησης του στρες του κυττάρου και του μιτοχονδρίου δένουν πολύ κομψά μεταξύ τους -όπως τα γρανάζια σε ένα ρολόι»
