Ny forskning om mitokondriers funktion kan få betydelse vid svår sjukdom
Störningar i cellernas energiförsörjning kan orsaka en rad svåra sjukdomar men verkar också hänga ihop med åldrandet. För att hitta framtidens behandlingar behövs mer forskning kring mitokondriernas funktion. Nu har forskare vid bland annat Karolinska Institutet studerat hur en viktig molekyl inuti mitokondrierna påverkar funktionen hos möss och bananflugor. Studien som publicerats i Science Advances tillför värdefull kunskap om tidigare relativt outforskade modifieringar av proteiner.
I kroppens celler finns mitokondrier som omvandlar näring från det vi äter till energi. Mitokondrierna är helt centrala i vår ämnesomsättning och när de inte fungerar kan vi utveckla allvarliga och ofta ärftliga sjukdomar. Förändrad mitokondriefunktion ses även vid vanliga sjukdomar som diabetes, hjärtsjukdom, neurodegenerativa sjukdomar och i den normala åldrandeprocessen.
För att kunna hitta nya behandlingsmöjligheter och förbättra mitokondriernas funktion vid sjukdom behövs mer forskning om hur mitokondrierna fungerar och påverkar resten av cellen. Nu har forskare vid Karolinska Institutet, Max-Planck Institute for Biology of Ageing i Köln, och University of California San Diego studerat hur så kallad metylering av proteiner påverkar olika processer i mitokondrierna.
Förändrad SAM-produktion vid cancer
Metylering är en kemisk modifiering som innebär att det tillsätts en metylgrupp (CH3) till en molekyl, vilket kan påverka dess funktion. Metylgruppsgivaren SAM, S-Adenosylmetionin, är en viktig katalysator för metyleringen i mitokondrier.
– Produktionen av SAM är förändrad i cancer och ändras även när vi åldras. Därför är vi intresserade av att studera just denna molekyl, säger Anna Wredenberg, forskare vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik, Karolinska Institutet, och studiens sisteförfattare.
Genom att helt ta bort SAM från mitokondrierna i bananfluga och möss har forskarna kunnat studera vilka processer i mitokondrierna som är beroende av metylering.
– Tidigare studier har visat att både SAM och cellulära energinivåer minskar under åldrandet. Vår studie antyder en koppling mellan dessa två vägar genom att visa att låga SAM-nivåer kan påverka mitokondriell energiproduktion.
Reglerar nödvändiga funktioner
Studien har kartlagt vilka av mitokondriernas proteiner som är metylerade, hur metylering påverkar dem och att denna modifiering kan reglera nödvändiga funktioner i mitokondrierna. Forskarna visar också de fysiologiska konsekvenserna när dessa ändringar saknas. Men en rad viktiga frågor väntar på svar.
– Vår studie har gett en indikation på att vissa modifieringar kan moduleras med hjälp av diet, men vi behöver fortsätta undersöka om vi kan ändra sjukdomsförlopp i positiv riktning. Hittills har vi bara tittat på proteinändringar, men andra molekyler kan också modifieras via SAM inuti mitokondrier. Vi måste studera dessa modifieringar för att få en bättre förståelse för funktionen hos SAM inuti mitokondrier, säger Anna Wredenberg.
Studien finansierades av Vetenskapsrådet, Europeiska forskningsrådet, Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Max Planck Society, samt Ragnar Söderbergs Stiftelse. Det finns inga rapporterade intressekonflikter.
Publikation
“The One-Carbon Pool Controls Mitochondrial Energy Metabolism via Complex I and Iron-Sulfur Clusters”, Florian A. Schober, David Moore, Ilian Atanassov, Marco F. Moedas, Paula Clemente, Ákos Végvári, Najla El Fissi, Roberta Filograna, Anna-Lena Bucher, Yvonne Hinze, Matthew The, Erik Hedman, Ekaterina Chernogubova, Arjana Begzati, Rolf Wibom, Mohit Jain, Roland Nilsson, Lukas Käll, Anna Wedell, Christoph Freyer, Anna Wredenberg. Science Advances, online 19 februari 2021, doi: 10.1126/sciadv.abf0717.