UT Cənub-Qərb Tibb Mərkəzində hazırlanmış və hüceyrələri mitoxondriyadan xilas etməyə məcbur edən genetik texnikadan istifadə etməklə tədqiqatçılar bu kritik orqanoidlərin funksiyası ilə bağlı yeni anlayışlar əldə edirlər. Onların Hüceyrədə dərc olunan tapıntıları hüceyrələrdə və təkamüldə mitoxondrilərin rolu haqqında fundamental biliklərə əlavə olunur və nəticədə çoxlu orqan sistemlərinə təsir göstərə bilən Leigh sindromu və Kearns-Sayre sindromu kimi mitoxondrial xəstəlikləri olan xəstələr üçün yeni müalicələrə səbəb ola bilər.

UT Southwestern-in Molekulyar Biologiya üzrə dosenti, Ph.D. Jun Vu, “Bizim yeni alətimiz mitoxondrilərin bolluğundakı dəyişikliklərin və mitoxondrial genomun hüceyrələrə və orqanizmlərə necə təsir etdiyini öyrənməyə imkan verir” dedi. Doktor Vu tədqiqata Wu Laboratoriyasının keçmiş aspirantı, hazırda Kaliforniya Universitetində, Berklidə postdoktorluq tədqiqatçısı olan Ph.D. Daniel Schmitz ilə birgə rəhbərlik etmişdir.

Mitoxondriya heyvanlar, bitkilər və göbələklər də daxil olmaqla əksər eukaryotik orqanizmlərin hüceyrələrində olan orqanoidlərdir, onların hüceyrələrində membrana bağlanmış nüvə və digər membrana bağlı orqanellər var. Onların yalnız bir növün dişiləri vasitəsilə ötürülən öz genetik materialı var. Mitoxondrilərin membrana bağlı orqanoidləri olmayan prokaryotik hüceyrələr kimi yarandığı və əcdad eukaryotik hüceyrələri zəbt edərək onlarla simbiotik əlaqə qurduğu güman edilir.

Tədqiqatçılar çoxdan bilirdilər ki, bu orqanoidlər hüceyrələrin güc mərkəzi kimi xidmət edir və bütün hüceyrə əməliyyatlarını təmin edən enerjili molekul adenozin trifosfat yaradır. Bununla belə, son tədqiqatlar mitoxondrilərin hüceyrə ölümünün tənzimlənməsində , kök hüceyrələrin digər hüceyrə növlərinə fərqlənməsində, molekulyar siqnalların ötürülməsində, qocalmada və inkişaf zamanında birbaşa rol oynadığını göstərdi .

Mitoxondriyalar hüceyrənin nüvəsindəki DNT ilə “çatışma” yolu ilə bu rolların çoxunu yerinə yetirsələr də, onların bu funksiyanı necə yerinə yetirdikləri – və bu çarpaz əlaqə dayanarsa, nə olacağı bilinmir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1751867723&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-07-method-mysterious-organelles-stem-cells.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM4LjAuNzIwNC45NyIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTM4LjAuNzIwNC45NyJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzOC4wLjcyMDQuOTciXV0sMF0.&dt=1751867721992&bpp=1&bdt=66&idt=61&shv=r20250630&mjsv=m202507010101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1751867449%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1751867449%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1751867449%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0%2C336x280&nras=1&correlator=2777437750126&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2139&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31093234%2C95353386%2C95362655%2C95365226%2C95365235%2C95365461%2C42533293%2C95365113%2C95359265%2C95365117%2C95365797&oid=2&pvsid=697030462791294&tmod=118994154&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=1678

Bu suallara cavab vermək üçün Dr. Wu, Dr. Schmitz və onların həmkarları hüceyrələrin normal olaraq köhnə və ya zədələnmiş mitoxondriyaları atmaq üçün istifadə etdiyi mitofagiya adlı yoldan istifadə etdilər. Tədqiqatçılar gen mühəndisliyindən istifadə edərək hüceyrələri bütün mitoxondrilərini deqradasiya etməyə məcbur etdilər – bu proses “məcburi mitofagiya” olaraq bilinir.

Tədqiqatçılar bu prosesi insan pluripotent kök hüceyrələrində (hPSCs), adətən inkişafın əvvəlində formalaşan və digər hüceyrə növlərinə fərqlənə bilən hüceyrə növündə istifadə etdilər. Bu dəyişiklik hüceyrələrin bölünməsini dayandırmasına səbəb olsa da, tədqiqatçılar gözlənilmədən tapdılar ki, mitoxondriya tükənmiş hüceyrələr petri qablarında beş günə qədər yaşaya bilər. Onlar müxtəlif növ siçan kök hüceyrələri və patogen mitoxondrial DNT mutasiyasını saxlayan hPSC-lərlə oxşar nəticələr əldə ediblər ki, bu da məcburi mitofagiyanın növlər və hüceyrə tipləri arasında mitoxondriyanı tükəndirmək üçün əlverişli bir vasitə ola biləcəyini göstərir.

Mitoxondriyanın çıxarılmasının hPSC-lərə necə təsir etdiyini müəyyən etmək üçün tədqiqatçılar nüvə gen ifadəsini qiymətləndirdilər. Onlar 788 genin daha az aktivləşdiyini, 1696 genin isə daha aktiv olduğunu müəyyən ediblər. Təsirə məruz qalan genlərin təhlili göstərdi ki, hPSC-lərin digər hüceyrə növləri yaratmaq qabiliyyətini qoruyub saxladığı və onlar enerji istehsalını və adətən çatışmayan orqanoidlər tərəfindən yerinə yetirilən müəyyən digər funksiyaları öz üzərinə götürən nüvə genləri tərəfindən kodlanan zülallarla mitoxondriya çatışmazlığını qismən kompensasiya edə bilər.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Sonra tədqiqatçılar, mitoxondriya və hüceyrə nüvəsi arasında qarşılıqlı əlaqəni daha yaxşı başa düşmək üçün, şimpanze, bonobo, qorilla və oranqutan da daxil olmaqla, insanların ən yaxın primat qohumlarından olan pluripotent kök hüceyrələri (PSC) ilə hPSC-ləri birləşdirdilər. Bu, iki nüvə genomu və hər növdən bir olan iki mitoxondriya dəsti olan “kompozit” hüceyrələr meydana gətirdi. Bu kompozit hüceyrələr seçici olaraq bütün qeyri-insan primat mitoxondriyalarını çıxararaq geridə yalnız insan mitoxondriyalarını buraxdılar.

Daha sonra, məcburi mitofaqiyadan istifadə edərək, elm adamları insan mitoxondriyalarından məhrum olan hPSC-lər yaratdılar və onları insan olmayan primat PSC-lərə birləşdirdilər, yenidən hər iki növdən nüvə genomlarını daşıyan hüceyrələr yaratdılar, lakin bu dəfə yalnız qeyri-insan mitoxondriyaları. İnsan və ya qeyri-insan mitoxondriyalarını ehtiva edən kompozit hüceyrələrin təhlili göstərdi ki, mitoxondriya milyonlarla illik təkamül yolu ilə ayrılmasına baxmayaraq, əsasən bir-birini əvəz edə bilir və kompozit nüvə daxilində gen ifadəsində yalnız incə fərqlərə səbəb olur.

Maraqlıdır ki, insan və qeyri-insan mitoxondriyalarını saxlayan hüceyrələr arasında aktivliyə görə fərqlənən genlər daha çox beyin inkişafı və ya nevroloji xəstəliklərlə əlaqəli idi. Bu, mitoxondrilərin insanlarla ən yaxın primat qohumlarımız arasındakı beyin fərqlərində rol oynaya biləcəyi ehtimalını artırır. Bununla belə, Dr. Wu, bu fərqləri daha yaxşı başa düşmək üçün daha çox tədqiqata, xüsusən də bu kompozit PSC-lərdən hazırlanmış neyronları müqayisə edən tədqiqatlara ehtiyac olacağını söylədi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=1092384543&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1751867742&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-07-method-mysterious-organelles-stem-cells.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM4LjAuNzIwNC45NyIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTM4LjAuNzIwNC45NyJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzOC4wLjcyMDQuOTciXV0sMF0.&dt=1751867721993&bpp=1&bdt=68&idt=71&shv=r20250630&mjsv=m202507010101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1751867449%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1751867449%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1751867449%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0%2C336x280%2C750x280%2C336x280&nras=1&correlator=2777437750126&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=4064&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=331&eid=31093234%2C95353386%2C95362655%2C95365226%2C95365235%2C95365461%2C42533293%2C95365113%2C95359265%2C95365117%2C95365797&oid=2&psts=AOrYGsk3ibbM_F00RtNBc423iSx4wHu2THJlQXGFG_AhqaN5bNc-nPMtJR-QRL_810RTNvg68opHGokysagkAw54%2CAOrYGskFGTHiPhAzvzL0KtR94Z-iHTB0LZLMV7v4LqddYlknauYN8TqkOm0cvUC2naegIjykJxD0zpSEQuQFV_j3V0aWkbu6&pvsid=697030462791294&tmod=118994154&uas=1&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=20045

Nəhayət, tədqiqatçılar tükənən mitoxondriyanın bütün orqanizmlərin inkişafına necə təsir göstərə biləcəyini araşdırdılar. Onlar siçan embrionlarında mitoxondriyanın miqdarını azaltmaq üçün məcburi mitofagiyanın genetik kodlaşdırılmış versiyasından istifadə etdilər, sonra onları inkişaf etdirmək üçün surroqat analara implantasiya etdilər. Mitoxondriyalarının 65%-dən çoxunu itirən embrionlar surroqat rəhminə implantasiya edə bilməyib. Bununla belə, mitoxondrilərinin təxminən üçdə birini itirənlər mayalanmadan 12,5 gün sonra normal mitoxondrial nömrələrə və tipik inkişaf qrafikinə çataraq inkişafda gecikmə yaşadılar.

Tədqiqatçılar birlikdə bu nəticələrin mitoxondrilərin hüceyrə funksiyası, toxumalar və orqan inkişafında, qocalmada və növlərin təkamülündə oynadığı müxtəlif rollara dair yeni tədqiqatlar üçün başlanğıc nöqtəsi olduğunu söyləyirlər. Onlar bu orqanoidləri müxtəlif qabiliyyətlərdə öyrənməyə davam etmək üçün məcburi mitofagiyadan istifadə etməyi planlaşdırırlar.

Bu tədqiqata töhfə verən digər UTSW tədqiqatçıları, Ph.D., Patologiya və Hüceyrə Biologiyası üzrə Dosent Peter Ly; Daiji Okamura, Ph.D., Molekulyar Biologiya üzrə Qonaq Dosent; Seiya Oura, Ph.D. və Leijie Li, Ph.D., postdoctoral tədqiqatçılar; Yi Ding, Ph.D., Elmi işçi; Rəşmi Dahiya, fəlsəfə doktoru, baş elmi işçi; Emily Ballard, BS, aspirant tədqiqatçı; və Masahiro Sakurai, Ph.D., tədqiqatçı alim.

Daha çox məlumat: Daniel A. Schmitz və digərləri, Məcburi mitofagiya vasitəsilə məməlilərin pluripotentliyinə mitoxondrial təsirin açılması, Hüceyrə (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.05.020

Jurnal məlumatı: Cell 

UT Southwestern Tibb Mərkəzi tərəfindən təmin edilmişdir