Νέες ενδείξεις για το πώς τα φυτά διατηρούν υγιή γονιδιώματα, αποφεύγουν τα μιτοχονδριακά νόσο
Τα μιτοχόνδρια είναι βασικά οργανίδια που βρίσκονται σε φυτικά και ζωικά κύτταρα, υπεύθυνα για την παραγωγή ενέργειας και άλλες κρίσιμες λειτουργίες. Ωστόσο, οι μεταλλάξεις στο μιτοχονδριακό DNA μπορούν να οδηγήσουν σε σοβαρές ασθένειες στους ανθρώπους, γνωστές ως μιτοχονδριακές ασθένειες.
Για να κατανοήσουμε τον τρόπο με τον οποίο τα φυτά εμποδίζουν αυτές τις ασθένειες, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Riverside, επικεντρώθηκαν σε μια πρωτεΐνη που ονομάζεται Μιτοχονδριακός παράγοντας τερματισμού μεταγραφής 1 (MTERF1). Ανακάλυψαν ότι το MTERF1 διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στη διατήρηση της σταθερότητας του γονιδιώματος στα μιτοχόνδρια των φυτών, αποτρέποντας τις επιβλαβείς μεταλλάξεις και εξασφαλίζοντας την κατάλληλη μιτοχονδριακή λειτουργία.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό "Φύση Φύσης", αποκάλυψε ότι το MTERF1 δρα ως κηδεμόνας του μιτοχονδριακού γονιδιώματος, προστατεύοντάς το από τη βλάβη και προωθώντας την πιστή μετάδοση σε μελλοντικές γενιές φυτών. Αυτό το εύρημα υποδηλώνει ότι ο χειρισμός της δραστικότητας MTERF1 ή των σχετικών πρωτεϊνών θα μπορούσε να έχει θεραπευτικό δυναμικό για τη θεραπεία των μιτοχονδριακών ασθενειών στους ανθρώπους.
"Η ανακάλυψή μας ανοίγει νέους δρόμους για να διερευνήσει τον τρόπο με τον οποίο τα φυτά διατηρούν την ακεραιότητα του μιτοχονδριακού γονιδιώματος και τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να εφαρμοστεί αυτή η γνώση για την κατανόηση και τη θεραπεία των μιτοχονδριακών ασθενειών στους ανθρώπους", δήλωσε ο Δρ Juan Dong, φυτικός μοριακός βιολόγος και ανώτερος συγγραφέας της μελέτης.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το μοντέλο φυτού Arabidopsis thaliana, κοινώς γνωστή ως Cress του ποντικιού-αυτιού, για να διερευνήσουν το ρόλο του MTERF1. Μέσω του γενετικού χειρισμού, δημιούργησαν φυτά Arabidopsis με μειωμένα επίπεδα MTERF1 και παρακολούθησαν τις συνέπειες στη μιτοχονδριακή λειτουργία.
Τα φυτά με έλλειψη MTERF1 παρουσίασαν διάφορα ελαττώματα, συμπεριλαμβανομένης της μειωμένης ανάπτυξης, της αρσενικής στειρότητας και της μειωμένης αναπνευστικής λειτουργίας στα μιτοχόνδρια. Επιπλέον, συγκέντρωσαν επιβλαβείς μεταλλάξεις στο μιτοχονδριακό DNA τους, οδηγώντας σε αυτό που οι ερευνητές ονομάζονταν "συμπτώματα που μοιάζουν με μιτοχονδριακή ασθένεια".
Περαιτέρω πειράματα αποκάλυψαν ότι το MTERF1 συνδέεται άμεσα με συγκεκριμένες αλληλουχίες DNA εντός του μιτοχονδριακού γονιδιώματος, εμποδίζοντας τον σχηματισμό επιβλαβών δομών DNA που μπορούν να προκαλέσουν μεταλλάξεις. Αυτή η δραστηριότητα δέσμευσης είναι ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της δομικής ακεραιότητας του μιτοχονδριακού γονιδιώματος και την εξασφάλιση της ακριβούς αντιγραφής του.
"Με τον προσδιορισμό του MTERF1 ως βασικού παίκτη για τη διατήρηση της ακεραιότητας του μιτοχονδριακού γονιδιώματος στα φυτά, κερδίζουμε πολύτιμες γνώσεις για τους μηχανισμούς που προστατεύουν από τις μιτοχονδριακές ασθένειες", δήλωσε ο Δρ Dong. "Αυτή η γνώση θα μπορούσε να καθοδηγήσει την ανάπτυξη καινοτόμων στρατηγικών για τη θεραπεία των μιτοχονδριακών ασθενειών σε ανθρώπους, οι οποίες έχουν επί του παρόντος περιορισμένες θεραπευτικές επιλογές".
Η μελέτη υπογραμμίζει τη σημασία της βασικής έρευνας στα φυτά, καθώς μπορεί να παρέχει θεμελιώδεις γνώσεις για τις βιολογικές διεργασίες και να ανοίξει το δρόμο για την πρόοδο της ανθρώπινης υγείας. Με την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα φυτά διατηρούν υγιή μιτοχονδριακά γονιδιώματα, οι επιστήμονες μπορούν να αποκτήσουν έμπνευση και εργαλεία για την καταπολέμηση των καταστροφικών ασθενειών που επηρεάζουν εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως.
