Kajian baru mendedahkan peranan utama protein mitokondria dalam penjanaan semula jantung

Mitokondria memainkan peranan penting dalam menyediakan tenaga yang diperlukan untuk fungsi sel yang betul. Dalam mitokondria, tenaga dihasilkan oleh rantai pernafasan, yang terdiri daripada lima kompleks, CI-CV yang ditetapkan. Kompleks ini boleh berkumpul menjadi superkompleks, tetapi sedikit yang diketahui tentang peranan proses ini dan kawalannya.

Kajian baru mengkaji mekanisme pemasangan superkompleks dan mendedahkan kesan ketara faktor pemasangan mitokondria pada penjanaan semula tisu jantung. Kajian itu diketuai bersama oleh Dr. José Antonio Enríquez dari Pusat Penyelidikan Kardiovaskular Kebangsaan (CNIC) dan Dr. Nadia Mercader dari Universiti Bern di Switzerland, yang merupakan saintis pelawat di CNIC.

Satu kajian yang diterbitkan dalam jurnal Developmental Cell menunjukkan bahawa ahli keluarga protein Cox7a memainkan peranan asas dalam pemasangan dimer CIV dan pemasangan ini adalah penting untuk berfungsi dengan betul mitokondria dan oleh itu untuk pengeluaran tenaga selular.

Keluarga protein Cox7a termasuk tiga ahli: Cox7a1, Cox7a2, dan Cox7a2l (juga dipanggil SCAF1). Kajian terdahulu oleh kedua-dua kumpulan telah menunjukkan bahawa apabila CIV mengandungi SCAF1, ia sangat berkait dengan CIII, membentuk superkompleks pernafasan yang dikenali sebagai respirasome. Dalam kajian terdahulu ini, penulis membuat hipotesis bahawa kemasukan Cox7a2 akan mengakibatkan CIV yang tidak dapat dikaitkan, manakala molekul CIV yang mengandungi Cox7a1 akan dikaitkan untuk membentuk homodimer CIV. Kajian baru secara eksperimen menunjukkan peranan Cox7a1 dalam pembentukan homodimer CIV ini.

Sel Perkembangan (2024). DOI: 10.1016/j.devcel.2024.04.012

Bekerja dengan model ikan zebra, para penyelidik mendapati bahawa ketiadaan Cox7a1 menghalang pembentukan dimer CIV, dan kehilangan dimer ini menjejaskan berat dan keupayaan berenang ikan yang terjejas.

"Cox7a1 terutamanya dinyatakan dalam sel otot berjalur, dan tisu otot rangka yang paling menderita akibat kekurangan fungsi Cox7a1. Jenis otot berjalur utama yang lain ialah otot jantung, atau miokardium," jelas Dr Enriquez.

Walau bagaimanapun, walaupun kehilangan Cox7a1 dalam otot rangka memudaratkan, ketiadaannya dalam otot jantung meningkatkan tindak balas regeneratif jantung terhadap kecederaan.

"Keputusan ini menunjukkan bahawa protein ini memainkan peranan penting dalam mengaktifkan keupayaan jantung untuk membaiki dirinya selepas kecederaan, " jelas pengarang pertama kajian itu, Carolina Garcia-Pojatos.

Untuk meneroka lebih lanjut fungsi Cox7a1, penyelidik CNIC Enrique Calvo dan Jesús Vásquez menjalankan kajian proteomik otot rangka dan miokardium dalam ikan zebra yang kekurangan Cox7a1. Analisis ini dilengkapi dengan kajian metabolomik yang dijalankan oleh rakan sekerja di Universiti Bern. Analisis gabungan ini mendedahkan perbezaan yang ketara daripada ikan yang tidak diubah suai dengan ekspresi Cox7a1 yang utuh.

"Keputusan ini menunjukkan bahawa molekul yang terlibat dalam pemasangan superkompleks mitokondria mungkin mempunyai kesan ketara ke atas kawalan metabolik, mungkin membuka jalan kepada rawatan baru untuk penyakit jantung dan keadaan metabolik lain," kata Dr Mercader.

Menurut pasukan penyelidik, penemuan ini mewakili "langkah penting ke hadapan dalam memahami mekanisme selular yang terlibat dalam penjanaan semula jantung dan mungkin menunjukkan jalan kepada pembangunan terapi yang bertujuan untuk merangsang pertumbuhan semula jantung."

Penulis menyimpulkan bahawa faktor pemasangan mitokondria boleh mempengaruhi kawalan metabolik dengan ketara.