מחקר חדש חושף את תפקיד המפתח של חלבוני המיטוכונדריה בהתחדשות הלב

מיטוכונדריה ממלאת תפקיד קריטי באספקת האנרגיה הדרושה לתפקוד תקין של תאים. במיטוכונדריה, אנרגיה מיוצרת על ידי שרשרת הנשימה, המורכבת מחמישה קומפלקסים הנקראים CI-CV. קומפלקסים אלה יכולים להרכיב לקומפלקסים, אך מעט ידוע על תפקידו של תהליך זה והשליטה בו.

מחקר חדש בוחן את המנגנונים של הרכבה סופר-קומפלקס וחושף את ההשפעה המשמעותית של גורמי הרכבה מיטוכונדריה על התחדשות רקמת הלב. המחקר הובל בשיתוף ד"ר חוסה אנטוניו הנריקס מהמרכז הלאומי לחקר לב וכלי דם (CNIC) וד"ר נדיה מרקאדר מאוניברסיטת ברן בשוויץ, שהיא מדענית אורחת ב-CNIC.

מחקר שפורסם בכתב העת Developmental Cell מראה כי חבר במשפחת חלבוני Cox7a ממלא תפקיד מהותי בהרכבה של דימרים CIV וכי הרכבה זו היא קריטית עבור תפקוד מיטוכונדריאלי תקין ולכן לייצור אנרגיה תאית.

משפחת חלבוני Cox7a כוללת שלושה חברים: Cox7a1, Cox7a2 ו-Cox7a2l (נקרא גם SCAF1). מחקרים קודמים משתי הקבוצות הראו שכאשר CIV מכיל SCAF1, הוא מתחבר חזק ל-CIII, ויוצר קומפלקס על נשימתי המכונה ה-respirasome. במחקרים קודמים אלה, השערו המחברים שהכללת Cox7a2 תגרום להיווצרות של CIV חסר אסוציאציות, בעוד שמולקולות CIV המכילות Cox7a1 יתחברו ליצירת הומודימרים CIV. מחקר חדש מדגים באופן ניסיוני את תפקידו של Cox7a1 ביצירת ההומודימרים הללו של CIV.

תא התפתחותי (2024). DOI: 10.1016/j.devcel.2024.04.012

בעבודה במודל של דג זברה, החוקרים מצאו שהיעדר Cox7a1 מנע היווצרות של דימרים CIV, ואובדן דימרים אלה השפיע על המשקל ויכולת השחייה של הדגים הפגועים.

"Cox7a1 מתבטא בעיקר בתאי שריר מפוספסים, ורקמת שריר השלד הייתה זו שהושפעה בעיקר מהיעדר תפקוד Cox7a1. הסוג העיקרי האחר של שריר מפוספס הוא שריר הלב, או שריר הלב", הסביר ד"ר אנריקז.

עם זאת, בעוד אובדן Cox7a1 בשריר השלד היה מזיק, היעדרו בשריר הלב שיפר את התגובה המתחדשת של הלב לפציעה.

"תוצאה זו מראה שחלבונים אלו ממלאים תפקיד מפתח בהפעלת יכולת הלב לתקן את עצמו לאחר פציעה", הסבירה המחברת הראשונה של המחקר קרולינה גרסיה-פויאטוס.

כדי להבין יותר את הפונקציה של Cox7a1, חוקרי CNIC אנריקה קלבו וישו ואסקז ערכו מחקר פרוטאומי של שריר השלד ושריר הלב של דג זברה חסר Cox7a1. ניתוח זה הוארך על ידי מחקר מטבולומי שבוצע על ידי עמיתים מאוניברסיטת ברן. ניתוח משותף זה חשף הבדלים משמעותיים מדגים ללא שינוי עם ביטוי Cox7a1 שלם.

"תוצאות אלו מצביעות על כך שלמולקולות המעורבות בהרכבת קומפלקסים של מיטוכונדריה עשויות להיות השפעות משמעותיות על השליטה המטבולית, אולי יפתחו את הדרך לטיפולים חדשים למחלות לב ומצבים מטבוליים אחרים", אמר ד"ר מרקאדר.

לטענת צוות המחקר, תגלית זו מייצגת "התקדמות משמעותית בהבנת המנגנונים התאיים המעורבים בהתחדשות הלב ועשויה להצביע על הדרך לפיתוח טיפולים שמטרתם לקדם התחדשות לב."

הכותבים מסיקים שגורמי הרכבה מיטוכונדריה עשויים להשפיע באופן משמעותי על שליטה מטבולית.