Mitochondria regelen hun eigen energiecentrale slim
Mitochondria worden de energiecentrales van de cel genoemd. Maar hoe ze hun eigen productie aanpassen aan de vraag, was grotendeels onbekend. Nieuw onderzoek onthult een elegant zelfregelerend mechanisme.
In elke cel werken enzymen in de mitochondria samen om energie te produceren via de citroenzuurcyclus (TCA-cyclus). Twee van die enzymen zijn malaat-dehydrogenase (MDH1) en citraatsynthase (CIT1). Ze kunnen een tijdelijk complex vormen, ook wel een metabolon genoemd. In dat complex geeft het ene enzym zijn product direct door aan het volgende, wat de cyclus efficiënter maakt.
Complex vormt en lost op afhankelijk van de activiteit
De onderzoekers, die met gistcellen werkten en publiceerden in eLife, lieten zien dat dit MDH1-CIT1-complex dynamisch is. Als cellen overschakelen van aërobe ademhaling (zuurstofgebruik) naar een minder actieve toestand, lost het complex op. Bij activering van de ademhaling vormt het zich opnieuw. Farmacologische remming van de TCA-cyclus brak het complex uiteen. Remming van de elektronentransportketen, het systeem dat elektronen doorgeeft om energie te maken, versterkte de binding juist.
Wat het complex bij elkaar houdt of uit elkaar drijft, blijkt te maken te hebben met de zuurgraad en oxidatiestatus van de mitochondriale matrix, de binnenkant van het mitochondrion. Al een kleine verschuiving in pH, binnen het fysiologisch bereik van 6,0 tot 7,0, verandert hoe sterk de twee enzymen aan elkaar binden. Ook de concentraties van tussenproducten zoals malaat, fumaraat en citraat spelen een rol.
Relevantie voor veroudering
Mitochondriale disfunctie is een van de meest beschreven kenmerken van celveroudering. Naarmate cellen ouder worden, verslechtert de werking van de elektronentransportketen en verandert de pH-regulatie in mitochondria. Of de dynamiek van het MDH1-CIT1-complex daarin een rol speelt, toont deze studie niet aan. Maar het mechanisme biedt een nieuw aanknopingspunt om te begrijpen hoe mitochondria hun output aan veranderende omstandigheden aanpassen, en wat er misgaat bij veroudering en ziekte.
Dit is basisonderzoek in gistcellen. Vervolgstudies in menselijke cellen zijn nodig om de vertaalbaarheid vast te stellen.
Wil je zelf meer onderzoek doen?
Zoek bijvoorbeeld op:
- TCA-cyclus metabolon dynamiek
- mitochondriale pH-regulatie celveroudering
- enzymecomplex citroenzuurcyclus