Usando células de levadura como modelo, científicos de la A.N. Instituto Belozersky de Biología Físico-Química, La Universidad Estatal de Moscú Lomonosov investigó los mecanismos que permiten a las células protegerse de la invasión de moléculas de ADN mitocondrial egoístas. Los hallazgos fueron publicados en el Revista de ciencia celular .

La información sobre la estructura y el funcionamiento de una célula está codificada en su ADN. Si bien la mayor parte de esta información está codificada en el ADN nuclear, una parte pequeña pero esencial se almacena por separado en el ADN mitocondrial (ADNmt). La función principal de las mitocondrias es convertir la energía en ATP, la "moneda molecular" de una célula. El ADN mitocondrial codifica algunas de las proteínas involucradas en la función mitocondrial. Las moléculas de ADN mitocondrial egoístas surgen como resultado de mutaciones. Estas moléculas de mtDNA suelen contener grandes deleciones. Estas moléculas de mtDNA no contienen la información necesaria para el funcionamiento mitocondrial, pero tienen una ventaja competitiva sobre las moléculas de mtDNA funcionales, ya que son más cortas que el mtDNA normal, Las moléculas de mtDNA egoístas son capaces de replicarse más rápido que las normales. Como resultado, eventualmente, los mtDNAs egoístas reemplazan a las moléculas funcionales de mtDNA. La acumulación de moléculas de ADNmt egoístas en las células puede afectar el funcionamiento de las mitocondrias e inducir patologías. En su trabajo, los científicos investigaron estrategias potenciales para proteger las células de la expansión clonal egoísta del mtDNA.

Dmitry Knorre, investigador senior de la A.N. Instituto Belozersky de Biología Físico-Química, el autor correspondiente del estudio comparte:"Hemos cruzado células de levadura que contienen diferentes variantes (normales y egoístas) de mtDNA y hemos observado los resultados de su" competencia ". Este experimento fue posible porque las células de levadura diploides, en contraste con cigotos de mamíferos, heredar los ADNmt de ambos gametos (padres) ".

Los biólogos han descubierto que los desacopladores de la fosforilación oxidativa (es decir, compuestos, que disminuyen la eficiencia de la conversión de energía mitocondrial) cambian los resultados de esta "competencia" a favor del mtDNA funcional. Notablemente, este efecto de desacopladores solo se pudo observar en esas celdas, donde las mitocondrias podrían dividirse en fragmentos separados y someterse a digestión intracelular.

Dmitry Knorre dice:"Hemos descubierto que los desacopladores estimulan el recambio mitocondrial en las células. Sin embargo, este efecto es bien pronunciado solo en cigotos pero no en células de levadura haploides. Quizás, la digestión de mitocondrias no funcionales es un mecanismo conservado evolutivo que protege a los organismos de la invasión del mtDNA egoísta durante la reproducción sexual ".

En su investigación, los científicos han utilizado microscopía de fluorescencia y microscopía electrónica y también técnicas de biología molecular.

Los biólogos continuarán estudiando los mecanismos de degradación de las mitocondrias en diferentes etapas del ciclo de vida de la levadura. Quieren descubrir cómo la maquinaria molecular celular de la "digestión de las mitocondrias" reconoce los ADNmt malos ocultos por dos capas de membrana y cómo la célula decide si eliminar esta mitocondria o no.