Mitokondrier är cellorganeller som spelar en avgörande roll för att upprätthålla cellens hälsa, eller homeostas. Ett sätt som mitokondrier gör detta på är genom att skörda energi genom oxidativ fosforylering, där olika enzymer i mitokondrierna frigör energi för att producera molekylen ATP, cellens "energivaluta" som kan användas i andra processer. Det är därför mitokondrier ofta beskrivs som cellens "kraftverk".

De flesta av de mitokondriella proteinerna kodas av DNA:t i cellens kärna. Dock, mitokondrier innehåller också lite av sitt eget DNA, som kodar för några av deras proteiner också. På grund av detta dubbla ursprung, mitokondrier är benägna att proteotoxisk stress:olika faktorer som skadar produktionen, hopfällbar, och 3D -struktur av mitokondriella proteiner, vilket påverkar deras funktion.

Mitokondrier upprätthåller hälsan hos sina proteiner (eller "proteostas") genom ett intrikat kvalitetskontrollnätverk av chaperoneproteiner och proteasenzymer. Ett sådant exempel är det mitokondriella oveckade proteinsvaret (UPRmt), som beskriver en sekvens av reparationshändelser som utlöses när ett mitokondrieprotein blir ovikt eller felveckat, och chaperoneproteiner kan inte hantera det.

UPRmt synkroniserar i huvudsak ett antal mitokondriella och kärnkraftshändelser för att säkerställa mitokondriell proteostas, och är känd för att spela nyckelroller i metabolism och åldrande i däggdjursceller. Dock, forskare har inte vetat om det också finns i växter.

Nu, Johan Auwerx och postdoktor Xu Wang i Auwerx laboratorium vid EPFL har publicerat en studie som visar för första gången att UPRmt också förekommer i växter som svar på proteotoxisk stress. Forskarna studerade en liten eurasisk växt Arabidopsis thaliana, som har använts som modellorganism för att studera genetik, Evolution, och växtutveckling sedan tidigt 1900-tal.

Forskarna använde doxycyklin, ett antibiotikum som blockerar gentranslation i mitokondrier för att inducera proteotoxisk stress till växtens mitokondrier, och fann att det aktiverade en växtspecifik UPRmt och fördröjde växtcellernas tillväxt såväl som dess biologiska åldrande (åldring). Detta matchade tidigare studier som rapporterade att UPRmt ökar livslängden för maskar (C. elegans) och flugor (Drosophila melanogaster).

När man letar efter de biologiska signalerna som ligger till grund för den mitonukleära kommunikationen i UPRmt, forskarna fann ett systemiskt hormonsvar i växtcellen. Växthormonerna (fytohormonerna) aktiverar en signal från kärnan till mitokondrien för att reparera stressen.

"Vi fann att växthormonsignalering är en viktig mediator som reglerar mitokondriell proteostas i växter, "säger Johan Auwerx." Dessutom, våra data belyser inte bara den universella karaktären hos nyckelfunktionerna i signalvägar för mitonukleär stress, såsom den bevarade UPRmt, men indikerar också specifika effektorer och transkriptionskretsar som är divergerande mellan växt- och djurriket."