Ujawniono nowy składnik krwi
Wydawałoby się, że krew jest dogłębnie poznanym płynem ustrojowym. Okazuje się jednak, że nawet i ona ujawnia od czasu do czasu pewne tajemnice. Ostatnio francuscy naukowcy opisali jej nowy składnik, element występujący w stanie fizjologicznym.
Mitochondria są organellami występującymi w większości komórek eukariotycznych. Są nazywane centrami energetycznymi, bo to w nich w wyniku oddychania komórkowego powstaje większość adenozynotrofosforanu (ATP). Mitochondria mają własny genom (mtDNA); mtDNA jest przekazywany w linii żeńskiej.
Naukowcy z INSERM (Institut national de la santé et de la recherche médicale) podkreślają, że niekiedy mitochondria są obserwowane pozakomórkowo w postaci fragmentów enkapsulowanych w pęcherzykach - egzosomach. Oprócz tego w pewnych bardzo specyficznych warunkach płytki są w stanie uwalniać mitochondria do przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Zespół Alaina R. Thierry'ego zrewolucjonizował wiedzę nt. tej organelli, ujawniając, że w krwiobiegu występują całe funkcjonalne zewnątrzkomórkowe mitochondria.
Autorzy artykułu z FASEB Journal posłużyli się wcześniejszymi badaniami, w których wykazano, że osocze zdrowych ludzi zawiera do 50 tys. razy więcej mitochondrialnego niż jądrowego DNA. Akademicy dywagowali, że by było to możliwe, mtDNA musi być chronione przez strukturę o wystarczającej stabilności. By ją zidentyfikować, zbadano osocze ok. 100 osób.
Analiza ujawniła, że w krwiobiegu występują bardzo stabilne struktury zawierające pełny genom mitochondrialny. Francuzi badali ich wielkość oraz integralność mtDNA. Oglądali je także pod mikroskopem. Testy wykazały, że to funkcjonalne mitochondria (ich liczba wynosiła do 3,7 mln na ml osocza).
Gdy uwzględni się liczbę zewnątrzkomórkowych mitochondriów we krwi, rodzi się pytanie, czemu tego odkrycia nie dokonano wcześniej? Thierry zdaje się sugerować, że chodzi o metody, które wykorzystywał jego zespół.
Na czym polega rola zewnątrzkomórkowych mitochondriów? Francuzi uważają, że kluczem jest budowa mtDNA, która przypomina DNA bakteryjne. Jak tłumaczą, podobieństwo to może oznaczać zdolność wywoływania odpowiedzi immunologicznej bądź zapalnej. Naukowcy podejrzewają, że krążące mitochondria biorą udział w wielu fizjologicznych i/lub patologicznych procesach, wymagających komunikacji między komórkami.
Odkrycie Francuzów może się również przyczynić do poprawy diagnostyki, monitoringu i leczenia pewnych chorób. Obecnie akademicy skupiają się na ocenie przydatności zewnątrzkomórkowych mitochondriów jako biomarkerów w diagnostyce prenatalnej i onkologicznej.
Komentarze (5)
Jarek Duda, 10 lutego 2020, 15:19
Ciekawy jestem co się dzieje z mitochondriami podczas apoptozy?
To jest dość skomplikowany proces eukariotów, pewnie wykorzystujący funkcje cytoszkieletu - których może brakować mitochondriom: będącymi udomowionymi prokariotami ... dalej poddanymi selekcji naturalnej.
Może zdarza im się przeżywać apoptozę - ich obecność w krwiobiegu nie musi wynikać z posiadania funkcji dla człowieka, może być produktem ubocznym, czy nawet wynikiem ich naturalnej selekcji.
peceed, 11 lutego 2020, 15:21
Przypuszczalnie to co z resztą - są ładnie pakowane i zjadane przez makrofagi. Ciekawsze jest to, co może się z nimi stać podczas nekrozy.
Mitochondria pełnią integralną rolę podczas apoptozy, są częścią mechanizmu. Nie ma organizmów eukariotycznych bez mitochondriów (z wyjątkiem kilku pasożytów wciąż posiadających genetyczne szczątki po nich), co oznacza że ostatni wspólny przodek eukariotów już je miał.
Mam podejrzenia, że jądro komórkowe wyewoluowało jak megawirus, który przejmował coraz więcej genów z infekowanych hostów (dzięki temu wirusy mogą infekować kadłubki bakterii z niesprawnym, np. po zniszczeniu przez UV własnym genomem). Być może pierwszy megawirus który postanowił, że lepsza będzie praca "na swoim" już posiadał odziedziczone symbionty po swoim hoście.
Co do funkcji biologicznej to przypuszczam że jest to fragment mechaniki odpowiadającej za transplantację mitochondriów z komórek macierzystych do docelowych komórek w ciele, coś takiego zachodzi na przykład w mięśniach, ale przypuszczam na podstawie bardzo silnych przesłanek że jest to ogólny mechanizm dostępny awaryjnie w całym organizmie.
Inną możliwością jest to, że one po prostu mają tam funkcjonować i "ładować" krążące we krwi ADP w ATP zwiększając moc sygnalizacji (pozakomórkowe ATP jest cząsteczką sygnałową).
mtDNA koduje jedynie enzymy oddechowe więc ciężko mówić o selekcji - bez dopływu białek syntetyzowanych przez geny w jądrze są to po prostu żywe trupy.
Jarek Duda, 11 lutego 2020, 17:57
Chyba rzeczywiście przesadziłem z możliwością osobnej selekcji naturalnej, ale skoro są znajdowane w dużej ilości w krwiobiegu to chyba makrofagi ich nie zjadają (przynajmniej nie wystarczająco szybko).
Wg. https://en.wikipedia.org/wiki/Apoptosis : np. " After the shrinking, the plasma membrane blebs and folds around different organelles. " - to by się zgadzało (znajdują enkapsulowane), mogą też zostawać z nekrozy.
Dalej mogą być po prostu efektem ubocznym, z czasem trawione ... choć może rzeczywiście mogą też łączyć się z innymi komórkami - co pewnie wymagałoby specjalnych mechanizmów, dodatkowych białek w tej błonie - warto sprawdzić czy bardzo odbiega ona od zwykłej błony.
Co do ewolucji wirusów, na pierwszy rzut oka transpozony wydają się ich przodkiem ... na drugi ewolucja kapsydów wydaje się dość nieprawdopodobna z tej strony (?)
Nie mam pojęcia o megawirusach, ale ogólnie komórki nowotworowe przełączają się na osobną ewolucję jako kolonialne jednokomórkowce - czasem nawet zmieniając hosta jak w DFTD diabłów tasmańskich.
Do czego mogłaby doprowadzić ich dalsza ewolucja?
Nie wiem, ale megawirusy mają gigantyczne kapsy np. ~400nm, co wymaga dość nietypowych wyspecjalizowanych białek - choć może kapsydy oryginalnie powstały dla wymiany błony jakiegoś jednokomórkowca na coś bardziej praktycznego, wtedy małe wirusy mogłyby wyewoluować ze zmniejszania/optymalizacji dużych...
peceed, 11 lutego 2020, 18:59
Wirusy mogły startować jako prawie gołe dna. Mam też podejrzenie że w początku życia mogło być bardzo wiele twistów, i na przykład całe życie DNA mogło być wirusem który pasożytował na świecie RNA.
Użyłem nazwy tylko dla ogólnej idei, to mogły być całkiem inne "megawirusy" z inną strukturą.
Jarek Duda, 11 lutego 2020, 19:08
Transposony to trochę takie "gołe wirusy", raczej nie opuszczające hosta (?), bardzo skuteczne: ponoć stanowią ~44% naszego DNA: https://en.wikipedia.org/wiki/Transposable_element
Mają swoje enzymy pomocnicze, ale jakoś nie widzę dla nich możliwości ewolucji kapsydu (?)
Dużo łatwiej sobie wyobrazić wyjście z jednokomórkowca, który tak rozbudowuje białka powierzchniowe że w pewnym momencie przestaje potrzebować błony fosfolipidowej.
Ściana komórkowa jest trochę podobnym przykładem rozbudowy z cukrów - jednak zachowując błonę.