Mitochondriální dynamika

Abstract

Mitochondrial dynamics represents the mechanisms for maintaining cellular homeostasis, energy metabolism, stress adaptation, and cellular quality control through mitophagy. The molecular mechanisms are mediated by enzymes from the GTPase family, which include DRP1, mitofusins (MFN1/2), and the OPA1 protein. These proteins play a significant role in inter-organelle communication via contact sites with the endoplasmic reticulum, and by linking mitochondria to the cellular cytoskeleton during their transport and the initiation of division. Current knowledge is based on animal or fungal cell models. In other eukaryotic lineages, varying degrees of diversification from this model have occurred during evolution. Anaerobic parasitic protozoa have undergone significant reductive evolution, leading to the emergence of mitochondria-related organelles (MROs): mitosomes and hydrogenosomes, which are described in representatives such as Giardia intestinalis, Entamoeba histolytica, and Trichomonas vaginalis. An extreme example of functional and structural reduction is Monocercomonoides exilis, which has undergone a complete loss of the organelle. By comparing conserved pathways with these specific adaptations, we gain a comprehensive overview of the physiological and evolutionary plasticity of mitochondria. Key...

Mitochondriální dynamika představuje mechanismy pro udržení buněčné homeostázy, energetického metabolismu, adaptace na stres a buněčnou kontrolu kvality prostřednictvím mitofagie. Molekulární mechanismy jsou zprostředkovány enzymy z rodiny GTPáz mezi které patří DRP1, mitofusiny (MFN1/2) a protein OPA1. Tyto proteiny mají význam při meziorganelové komunikaci díky kontaktním místům s endoplazmatickým retikulem a propojením mitochondrií s buněčným cytoskeletem při jejich transportu a iniciaci dělení. Dosavadní poznatky vycházejí z modelu živočišné nebo houbové buňky. U ostatních eukaryotických linií došlo během evoluce k menší nebo větší diverzifikaci od tohoto modelu. U anaerobních parazitických prvoků došlo k výrazné reduktivní evoluci, během níž vznikly mitochondriím příbuzné organely (MROs): mitosomy a hydrogenosomy, které jsou popsány u zástupců Giardia intestinalis, Entamoeba histolytica a Trichomonas vaginalis. Extrémním zástupcem funkční a strukturní redukce je pak Monocercomonoides exilis, u kterého došlo k úplné ztrátě organely. Srovnáním konzervovaných drah s těmito specifickými adaptacemi získáváme komplexní přehled o fyziologické i evoluční plasticitě mitochondrií Klíčová slova: mitochondriální dynamika, fúze, fise, mitofagie, MROs, GTPázy (DRP1, MFN1/2, OPA1), kontaktní místa...