Studija baca sumnju na jednu od naših ključnih pretpostavki o „moćnoj ćeliji“

Ako ste ikada proučavali biologiju, bićete upoznati sa mitohondrijama – organelama. Njih često upoređuju sa tradicionalnim AA baterijama, pri čemu svaka organela deluje kao jedna jedinica.

Ali jedna nova važna studija sugeriše da zapravo više podsećaju na najsavremenije baterije u Teslinim automobilima – sa svakim preklopom unutar mitohondrija koji samostalno daju snagu.

A to zapravo ima puno smisla. Razlog zašto je Tesla postao toliko veliko ime u električnim automobilima i skladištu električne energije je u tome što su njihovi sistemi baterija sposobni da upale čitav niz energije u mali prostor – dok osiguravanje neuspeha jednog dela ne svodi celokupno podešavanje.

Sada novo istraživanje američkih i nemačkih naučnika sugeriše da je možda prvo priroda  smislila sličan sistem.

Mitohondrion igra ključnu ulogu u premeštanju energije zaključane u vezama glukoze u oblik koji se lakše koristi kao gorivo za ćeliju.

Da bi upravljali ovim procesom, nekoliko mikrometarskih struktura u obliku zrna sadrži valovitu unutrašnju membranu prožetu kanalima koji šalju pozitivno naelektrisane jone vodonika napred i nazad.

Pretpostavljeno je da nabori u ovoj unutrašnjoj membrani povećavaju površinu ovih proteinskih portala, maksimizirajući izlaz pojedinačnih mitohondrija.

To je fer pretpostavka. Na neki način, samotni mitohondrij deluje malo poput staromodne elektrohemijske ćelije.

Dakle, imati više nabora značilo bi veći prostor za tu razmenu.

To je tako zgodna metafora, malo ko se ikad setio da pita koliko je to tačno.

– To niko pre nije gledao, jer smo bili toliko “zaključani” u ovom načinu razmišljanja; pretpostavka je da jedan mitohondrion znači jednu bateriju – kaže endokrinolog Orian Shirihai sa Kalifornijskog univerziteta u Los Anđelesu.

Ako se obična baterija pokvari unutar lampe ili male igračke, to teško da je problem. Samo je zamenite za novu.

Ali kada jedinica za napajanje odgovorna za guranje nekoliko tona vozila niz autoput na 100 kilometara na sat ne uspe, isplati se imati plan B.

– Inžinjeri električnih vozila rekli su mi o prednostima postojanja mnogo malih ćelija baterija umesto jedne velike; ako se nešto dogodi jednoj ćeliji, sistem može nastaviti da radi, a više malih baterija može da obezbedi veoma veliku struju kada vam zatreba – kaže Shirihai.

To je deo razloga zbog čega litijum-jonske baterije koje napajaju električne automobile poput Teslinog modela S nisu jedna velika ćelija, već je više od 7000 sićušnih povezanih zajedno, a svaka doprinosi malo snage dok rade nezavisno.

Mnoge žive ćelije imaju gomilu mitohondrija, verovatno iz sličnih razloga. Gubitak jednog nije glavni problem ako postoji još desetak koji će pokupiti zastoj.

Ali Shirihai je video ćelije sa šakom dugih mitohondrija, gde jedan gubitak potencijalno može biti poguban.

Da bi testirali jedan model mitohondrije / jedne baterije, endokrinolog i njegov tim koristili su mikroskopiju i tehnike bojenja visoke rezolucije kako bi posmatrali sitne detalje mitohondrija unutar nekoliko različitih tipova ljudske ćelije.

Bojenje im je takođe omogućilo da utvrde kako se razlika napona koja se naziva potencijal mitohondrijske membrane varira duž zavojne zavese unutrašnje membrane.

Ako je cela membrana imala isti potencijal, ili ako je sve depolarisalo kada je oštećena jedna kriza, može se smatrati da jedan mitohondrij deluje kao jedinica. Ali to nisu Shirihai i njegov tim uopšte videli.

– Ono što su nam slike rekle je da je svaka od ovih kriza električno nezavisna, da funkcioniše kao autonomna baterija. Jedna kriza se može oštetiti i prestati sa radom, dok ostale održavaju svoj membranski potencijal – kaže Shirihai.

Znanje o tome kako mitohondriji upravljaju njihovim unutrašnjim procesima moglo bi nam puno reći o tome kako starimo ili zašto neki pate od određenih poremećaja, poput sindroma hroničnog umora.

Mitohondrije se još uvek mogu smatrati baterijom naše ćelije. Nikada nismo dali zasluge prirodi za ovaj

Ovo istraživanje objavljeno je u časopisu EMBO.