Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Các nhà nghiên cứu tại Bệnh viện Nhi (SickKids) báo cáo rằng ti thể phụ thuộc vào một cơ chế tái chế mới phát hiện. Nghiên cứu chứng minh ti thể có thể tái chế tổn thương tại chỗ, loại bỏ các nếp gấp tổn thương (gọi là “cristae”) chứa protein và các phân tử cần thiết cho quá trình sản xuất năng lượng của ti thể. Các nhà nghiên cứu tin rằng cơ chế này có thể là mục tiêu trong tương lai để chẩn đoán và điều trị những tình trạng đặc trưng bởi rối loạn chức năng ti thể, bao gồm nhiễm trùng, gan nhiễm mỡ, lão hóa, thoái hóa thần kinh và ung thư.

Những phát hiện này được công bố trên tạp chí Nature trong bài "Lysosome thúc đẩy quá trình loại bỏ từng phần ở màng trong ti thể".

Các nhà nghiên cứu cho biết, màng ti thể xác định các ngăn cấu trúc và chức năng riêng biệt. Các nếp gấp (cristae) của màng trong ty thể (IMM - inner mitochondrial membrane) hoạt động như các đơn vị năng lượng độc lập, nhưng sự quan trọng của thành phần này cho tới nay vẫn chưa được hiểu biết rõ ràng. Khi sử dụng kính hiển vi siêu phân giải, các nhà nghiên cứu quan sát thấy các túi trong màng trong ti thể, không có màng ngoài hoặc chất nền ti thể, được hình thành trong trạng thái nghỉ ngơi. Các túi có nguồn gốc từ IMM này (VDIM - vesicles derived from the IMM) là kết quả của việc thoát vị IMM qua các lỗ được hình thành bởi kênh anion 1 phụ thuộc điện áp ở màng ngoài ti thể. Hình ảnh quan sát tế bào cho thấy lysosome gần ti thể đã bao bọc IMM thoát vị với sự hỗ trợ của phức hợp phân loại nội thể cần thiết cho bộ máy vận chuyển, dẫn đến sự hình thành VDIM trong một quá trình giống như tự thực bào, bảo toàn phần còn lại của bào quan.”

“Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy ti thể có khả năng tái chế tổn thương tại chỗ, loại bỏ nếp gấp tổn thương và tiếp tục hoạt động bình thường sau đó”, Tiến sĩ – Bác sĩ Nicola Jones, trưởng nhóm nghiên cứu giải thích.

Ngoài việc cần thiết để duy trì ti thể khỏe mạnh, nhóm nghiên cứu tin rằng cơ chế này có thể là mục tiêu trong tương lai để chẩn đoán và điều trị các tình trạng đặc trưng bởi rối loạn chức năng ti thể, bao gồm nhiễm trùng, gan nhiễm mỡ, lão hóa, thoái hóa thần kinh và ung thư.

Trong tế bào, lysosome hoạt động như các trung tâm tái chế có thể tiêu hóa các loại phân tử khác nhau. Sử dụng kính hiển vi ở bệnh viện SickKids, Tiến sĩ Akriti Prashar tại phòng thí nghiệm của TS. Jones và là tác giả đứng đầu bài báo đã xác định rằng nếp gấp bị tổn thương của ti thể có thể chui qua màng ngoài để lysosome nuốt chửng và phá vỡ.

Các nhà nghiên cứu đặt tên cho quá trình này là sự hình thành VDIM. Bằng cách loại bỏ nếp gấp bị tổn thương thông qua VDIM, tế bào có thể ngăn ngừa các tổn hại sang phần còn lại của ti thể và toàn bộ tế bào. Tiến sĩ Prashar tin rằng VDIM có thể là một cách bảo vệ tế bào khỏi các tình trạng ảnh hưởng đến ti thể, chẳng hạn như ung thư và thoái hóa thần kinh.

Nhóm nghiên cứu, bao gồm các nhà khoa học tại Viện Francis Crick và Đại học Johns Hopkins, phát hiện việc hình thành VDIM liên quan đến nhiều bước và các phân tử khác nhau. Đầu tiên, một nếp gấp bị tổn thương giải phóng tín hiệu kích hoạt một kênh trên lysosome gần đó để cho phép canxi thoát khỏi lysosome. Sau đó, canxi kích hoạt một kênh khác trên màng ngoài của ty thể để tạo lỗ và cho phép nếp gấp bị tổn thương thoát ra khỏi ti thể vào lysosome, nơi tiêu hóa vật liệu bị tổn thương—điều chưa từng thấy trước đây. Chỉ bằng cách tái chế nếp gấp bị tổn thương, ti thể có thể tiếp tục hoạt động bình thường.

TS. Prashar cho biết thêm: "Hiểu được quá trình này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách ti thể duy trì sự khỏe mạnh, điều này cực kỳ quan trọng đối với sức khỏe và tuổi thọ của con người".

Các nhà nghiên cứu hy vọng khám phá cách thay đổi quá trình hình thành VDIM có thể cải thiện triệu chứng hoặc thậm chí ngăn ngừa các tình trạng sức khỏe do ti thể hoạt động kém hoặc bị tổn thương gây ra.

Nguồn:  https://www.genengnews.com/topics/translational-medicine/recycling-system-in-self-repairing-mitochondria-discovered/