VĚDCI PŘIROVNáVAJí MITOCHONDRIE K BATERIíM TESLA

Nový výzkum odhaluje, že mitochondrie, malé elektrárny, které žijí uvnitř buněk a dodávají jim energii, fungují spíše jako baterie Tesla než jako baterie, kterou vložíte do baterky.

Zde uvedený nový výzkum přehodnocuje strukturu mitochondrií.

Kromě červených krvinek obsahují všechny buňky v lidském těle jednu nebo více mitochondrií a některé obsahují tisíce. Tyto vnitřní buněčné struktury neboli organely využívají kyslík k výrobě chemických jednotek energie pro buňku.

Mitochondrie jsou neobvyklé v tom, že mají dvě membrány: hladkou na vnější straně a zvrásněnou, složenou na vnitřní straně.

Vědci nazývají záhyby vnitřní membrány mitochondrií cristae. Až donedávna věřili, že účelem skládání bylo zvětšit povrchovou plochu pro výrobu energie.

Autoři však nedávno EMBO Journal studijní papír rozptýlit tuto myšlenku.

Místo toho navrhují, aby cristae byly spíše jako nezávislé baterie spolupracující v poli, podobně jako baterie Tesla, které pohánějí elektrická auta.

Řada autonomních baterií

Vědci dospěli k tomuto závěru po vizualizaci výroby energie v mitochondriích pomocí mikroskopie s vysokým rozlišením.

"Obrázky nám řekly, že každá z těchto cristae je elektricky nezávislá a funguje jako autonomní baterie," říká hlavní autor studie Dr. Orian S. Shirihai, profesor medicíny v endokrinologii a farmakologii na Lékařské fakultě Davida Geffena v University of California, Los Angeles.

"Jedna crista," dodává, "se může poškodit a přestat fungovat, zatímco ostatní si zachovají svůj membránový potenciál."

Vědci dlouho věřili, že každý mitochondrion obsahuje jednu bioenergetickou jednotku. Autoři odkazují na typické předchozí experimenty, jejichž výsledky vedly vyšetřovatele k závěru, že „celá organela funguje jako jedna elektrochemická jednotka“.

Ukázalo se, že to, co doktor Shirihai viděl pomocí tradiční mikroskopie, to potvrdilo. Pozorování dobře fungujících buněk pomocí několika velmi dlouhých mitochondrií nenaznačovalo myšlenku spousty malých baterií.

"Nikdo se na to předtím nedíval, protože jsme byli tak zablokováni do tohoto způsobu myšlení;" předpokládalo se, že jedna mitochondrie znamená jednu baterii, “vysvětluje.

Bezkonkurenční zobrazování ve vysokém rozlišení

Díky rozhovorům s inženýry, kteří navrhují elektrická vozidla, si však Dr. Shirihai uvědomil výhody řady spousty malých baterií namísto jedné velké.

"[Jestli se něco stane s jedním [bateriovým] článkem," poznamenává, "systém může fungovat a několik malých baterií může poskytnout velmi vysoký proud, když to potřebujete."

V závislosti na modelu mohou mít elektromobily Tesla až 7 000 malých bateriových článků. Mají formu mřížky, která umožňuje vozidlu rychlé nabíjení a efektivní chlazení. Takové uspořádání také poskytuje spoustu energie pro zrychlení.

Aby se tým podrobněji podíval dovnitř mitochondrií, tým „vyvinul nový přístup k zobrazování [vnitřní mitochondriální membrány] při vysokém časoprostorovém rozlišení v živých buňkách.“ Vědci nikdy předtím neviděli tak vysoké rozlišení.

S nově optimalizovanou mikroskopií s vysokým rozlišením mohl tým vizualizovat distribuci napětí a produkci energie uvnitř mitochondrií.

Shluky proteinů fungují jako elektrické izolátory

Vědci viděli, jak proteinové shluky mezi cristae fungovaly jako elektrické izolátory. Už věděli, že bez proteinových shluků se mitochondrie snáze rozpadají. Tým ve skutečnosti také viděl, jak se mitochondrie bez proteinových shluků chovaly spíše jako jeden velký bateriový článek.

Autoři naznačují, že tyto výsledky studie zvyšují pochopení nejen toho, jak mitochondrie fungují, ale také toho, jak organely přispívají k nemocem, stárnutí a dokonce k lékařským komplikacím.

Odborníci spojili řadu zdravotních komplikací - například ischemicko-reperfuzní poranění - s vážným narušením cristae v mitochondriích.

Dr. Shirihai uvažuje: "Odborníci na baterie, s nimiž jsem původně mluvil, byli velmi nadšení, když slyšeli, že mají pravdu."

Vědci se domnívají, že mitochondrie se vyvinuly z dávné spolupráce, ke které došlo, když buňky s jádry pohltily na kyslíku závislé jednoduché buňky, kterým chybělo jádro. Na oplátku za ochranu poskytuje internalizovaná buňka neboli organela svému hostiteli energii.