Mitokondriell kvalitetskontroll: Celler använder olika kvalitetskontrollmekanismer för att övervaka mitokondriernas funktion och eliminera skadade eller dysfunktionella mitokondrier. Denna process, känd som mitokondriell kvalitetskontroll, involverar:
- Mitofagi :Denna selektiva form av autofagi riktar sig mot skadade mitokondrier för nedbrytning. Skadade mitokondrier är taggade med ubiquitinproteiner, igenkända av autofagireceptorer och uppslukas därefter av autofagosomer. Autofagosomerna smälter samman med lysosomer, vilket leder till nedbrytning av de skadade mitokondrierna.
- Mitokondriell fusion och fission: Fusion av friska mitokondrier med skadade kan hjälpa till att återställa funktion och komplettera brister. Omvänt kan fission isolera skadade delar av mitokondrier, vilket möjliggör deras selektiva avlägsnande genom mitofagi.
- Mitokondriellt oveckat proteinsvar (UPRmt) :I likhet med det cellulära oveckade proteinsvaret aktiveras UPRmt när mitokondriell proteinveckning eller import avbryts. Detta svar utlöser syntesen av mitokondriella chaperoner, proteaser och andra faktorer för att rätta till proteinveckningsdefekter och återställa mitokondriell funktion.
Antioxidantförsvar: Mitokondrier är en viktig källa till reaktiva syrearter (ROS), som kan orsaka oxidativ skada på mitokondriella komponenter. För att motverka detta har celler antioxidantförsvarssystem, inklusive:
- Enzymatiska antioxidanter :Enzymer som superoxiddismutas (SOD), katalas och glutationperoxidas tar bort ROS och omvandlar dem till ofarliga molekyler.
- Icke-enzymatiska antioxidanter :Små molekyler som glutation, koenzym Q10 och vitamin C och E hjälper till att neutralisera ROS och skydda mitokondriella strukturer.
DNA-reparationsmekanismer: Mitokondriellt DNA (mtDNA) är känsligt för skador från ROS och andra faktorer. Celler har DNA-reparationsmekanismer som är specifika för mtDNA, inklusive:
- Basexcisionsreparation (BER) :Denna väg reparerar skadade individuella baser i mtDNA.
- Single-strand break repair (SSBR) :Denna mekanism reparerar enkelsträngade brott i mtDNA.
- Dubbelsträngsbrottsreparation (DSBR) :Denna väg reparerar allvarligare dubbelsträngade brott i mtDNA.
Nukleär-mitokondriell kommunikation: Celler har signalvägar som koordinerar kommunikationen mellan kärnan och mitokondrierna. När mitokondriella defekter upptäcks, överför dessa vägar signaler till kärnan, vilket leder till förändringar i genuttryck och produktion av faktorer som främjar mitokondriell reparation eller biogenes.
Genom att använda dessa skyddsmekanismer kan celler bibehålla mitokondriell integritet, förhindra ackumulering av dysfunktionella mitokondrier och säkerställa korrekt cellulär funktion.
