Usando células de levedura como modelo, cientistas do A.N. Instituto Belozersky de Biologia Físico-Química, A Lomonosov Moscow State University investigou os mecanismos que permitem às células se protegerem da invasão de moléculas de DNA mitocondrial egoístas. Os resultados foram publicados no Journal of Cell Science .

As informações sobre a estrutura e o funcionamento de uma célula estão codificadas em seu DNA. Embora a maioria dessas informações seja codificada no DNA nuclear, uma parte pequena, mas essencial, é armazenada separadamente no DNA mitocondrial (mtDNA). O principal papel das mitocôndrias é converter energia em ATP - a "moeda molecular" de uma célula. O DNA mitocondrial codifica algumas das proteínas envolvidas na função mitocondrial. Moléculas de DNA mitocondrial egoístas surgem como resultado de mutações. Essas moléculas de mtDNA geralmente contêm grandes deleções. Essas moléculas de mtDNA não contêm informações necessárias para a operação mitocondrial, mas tem uma vantagem competitiva sobre as moléculas de mtDNA funcionais - sendo mais curtas do que o mtDNA normal, Moléculas egoístas de mtDNA são capazes de se replicar mais rápido do que as normais. Como resultado, eventualmente, os mtDNAs egoístas substituem as moléculas funcionais de mtDNA. O acúmulo de moléculas egoístas de mtDNA nas células pode prejudicar o funcionamento das mitocôndrias e induzir patologias. Em seu trabalho, os cientistas investigaram estratégias potenciais para proteger as células da expansão clonal egoísta do mtDNA.

Dmitry Knorre, pesquisador sênior da A.N. Instituto Belozersky de Biologia Físico-Química, o autor correspondente do estudo compartilha:"Nós cruzamos células de levedura contendo diferentes variantes (normais e egoístas) de mtDNA e observamos os resultados de sua" competição ". Este experimento foi possível porque as células de levedura diplóides, em contraste com os zigotos mamíferos, herdar mtDNAs de ambos os gametas (pais). "

Os biólogos descobriram que os desacopladores de fosforilação oxidativa (ou seja, compostos, que diminuem a eficiência da conversão de energia mitocondrial) mudam os resultados dessa "competição" em favor do mtDNA funcional. Notavelmente, este efeito de desacopladores pode ser observado apenas nessas células, onde as mitocôndrias podem se dividir em fragmentos separados e sofrer digestão intracelular.

Dmitry Knorre diz:"Descobrimos que os desacopladores estimulam a renovação mitocondrial nas células. No entanto, este efeito é bem pronunciado apenas em zigotos, mas não em células de levedura haplóide. Possivelmente, a digestão de mitocôndrias não funcionais é um mecanismo evolucionário conservado que protege os organismos da invasão do mtDNA egoísta durante a reprodução sexual. "

Em sua pesquisa, os cientistas usaram microscopia de fluorescência e microscopia eletrônica, além de técnicas de biologia molecular.

Os biólogos vão continuar estudando os mecanismos de degradação das mitocôndrias em diferentes estágios do ciclo de vida da levedura. Eles querem descobrir como a maquinaria molecular celular da "digestão das mitocôndrias" reconhece os mtDNAs ruins escondidos por duas camadas de membrana e como a célula decide se elimina essa mitocôndria ou não.