نشوء حيوي للمتقدرة

النشوء الحيوي للمتقدرة (بالإنجليزية: Mitochondrial biogenesis)‏ هو العملية التي تزيد بها الخلايا أعداد المتقدرات.[1][2] وُصفت لأول مرة بواسطة "جون هولوسي " في عقد 1960، حين اكتُشِف أن التدريب على التحمل الجسدي (مثل الجري مثلا) أحدث مستويات أعلى من المحتوى المتقدري ؛ أي زيادة عدد المتقدرات في الخلايا، وهو الأمر الذي يؤدي إلى امتصاص أكبر للجلوكوز بواسطة العضلات.[3] يُنشَّط النشوء الحيوي للمتقدرات بواسطة عدة إشارات مختلفة أثناء أوقات الإجهاد الخلوي أو استجابة لمنبهات محيطية مثل التمرين الهوائي (مثل جري الماراثون أو السباحة أو ركوب الدراجة مسافات طويلة) .[1][2][4]

تسمح عمليتا الاندماج والإنقسام المتقدري بإعادة تنظيم وتوزيع المتقدرات.

الخلفية

قدرة المتقدرات على التضاعف الذاتي متجذرة في في تاريخها التطوري. يُعتقد بشكل شائع أن المتقدرات سليلة خلايا شكلت علاقات تعايش داخلي مع متقلبات ألفا، وأن لها جينومها (دنا) الخاص من أجل التضاعف.[5] مع ذلك، تقترح أدلة حديثة أن المتقدرات ربما تكون تطورت من دون تكافل (تعايش داخلي).[6] المتقدرة هي منظم مفتاحي لنشاط الخلية الأيضي وهي عضية مهمة كذلك في إنتاج وتفكيك الجذور الحرة.[7] من المعروف أن الأعداد الكبيرة من المتقدرات أمر يحمي الخلية.

تنتج المتقدرات من نسخ وترجمة جينات كل من الجينوم النووي والجينوم المتقدري. مصدر معظم البروتينات المتقدرية من الجينوم النووي، مع كون الجينوم المتقدري يشفر أجزاء من بروتينات سلسلة نقل الإلكترون وبعض جزيئات الرنا الريبوسومي والرنا الرسول المتقدرية. النشوء الحيوي للمتقدرة يزيد من إنزيمات الأيض المتوفرة من أجل عمليتي: تحلل الجلوكوز والفسفرة التأكسدية وهذا يؤدي في النهاية إلى قدرة متقدرية أكبر في العمليات الأيضية. اعتمادا على طاقة الركائز المتوفرة وحالة الخزدلة الخلوية، يمكن أن تزيد الخلية أو تُنقص أعداد وحجم المتقدرات.[8] يختلف عدد المتقدرات وأحجامها تبعا لنوع الخلية والسياق المحدد لاحتياج الطاقة، حيث ينظِم التوازن بين الاندماج والانقسام المتقدري توزيع، شكل وحجم، ووظيفة المتقدرات (كما في الشكل أعلاه).[8][9]

الشيخوخة

تم إظهار أن قدرة النشوء الحيوي للمتقدرات تنخفض مع العمر، وهذا الانخفاض في وظيفة المتقدرات له صلة بأمراض السكري والأمراض الوعائية القلبية.[10][11][12] يمكن للشيخوخة والأمراض إحداث تغيرات في مستويات التعبير عن البروتينات التي لها دور في آليات انقسام واندماج المتقدرات، وبذلك إنشاء متقدرات ذات اختلال وظيفي.[13][14] تربط إحدى الفرضيات النتائجَ الضارة للشيخوخة بفقدان القسيمات الطرفية وهي القطع الطرفية من الصبغيات التي تحمي المعلومات الجينية من التحلل والتفكك.[11][14] وفقدان القسيمات الطرفية مرتبط بانخفاض الوظيفة المتقدرية.[11][14] رُبِط العوز في إنزيم الناسخ العكسي للقسيمات الطرفية (TERT) الذي يلعب دورا في الحفاظ على القسيمات الطرفية وصيانتها بالبروتين بي53 ( p53 ) المنشط، والذي يقوم بتثبيط جين PGC-1α المنظم لعملية النشوء الحيوي للمتقدرات.[11][13][14] وعليه، تم ربط فقدان القسيمات الطرفية والإنزيم الناسخ العكسي لها الذي تسببه الشيخوخة بنشوء حيوي متقدري عليل.[11][13][14] تم كذلك توضيح أن التعبير عن كيناز البروتين المنشط بالأدينوسين أحادي الفوسفات (AMPK) ينخفض مع التقدم في السن، وهو أمر ربما يساهم أيضا في تثبيط التخليق الحيوي للمتقدرات.[5][14]

مراجع
  1. Valero، Teresa (2014). "Editorial (Thematic Issue: Mitochondrial Biogenesis: Pharmacological Approaches)". Current Pharmaceutical Design. ج. 20 ع. 35: 5507–5509. DOI:10.2174/138161282035140911142118. hdl:10454/13341. PMID:24606795. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |name-list-format= تم تجاهله يقترح استخدام |name-list-style= (مساعدة)
  2. Sanchis-Gomar F، García-Giménez JL، Gómez-Cabrera MC، Pallardó FV (2014). "Mitochondrial biogenesis in health and disease. Molecular and therapeutic approaches". Current Pharmaceutical Design. ج. 20 ع. 35: 5619–33. DOI:10.2174/1381612820666140306095106. PMID:24606801.
  3. Holloszy JO (أبريل 2011). "RRegulation of Mitochondrial Biogenesis and GLUT4 Expression by Exercise". Comprehensive Physiology. ج. 1 ع. 2: 921–40. DOI:10.1002/cphy.c100052. ISBN:9780470650714. PMID:23737207.
  4. Boushel R، Lundby C، Qvortrup K، Sahlin K (أكتوبر 2014). "Mitochondrial plasticity with exercise training and extreme environments". Exercise and Sport Sciences Reviews. ج. 42 ع. 4: 169–74. DOI:10.1249/JES.0000000000000025. PMID:25062000.
  5. Jornayvaz FR، Shulman GI (2010). "Regulation of mitochondrial biogenesis". Essays in Biochemistry. ج. 47: 69–84. DOI:10.1042/bse0470069. PMC:3883043. PMID:20533901.
  6. Harish A، Kurland CG (ديسمبر 2017). "Mitochondria are not captive bacteria". Journal of Theoretical Biology. ج. 434: 88–98. DOI:10.1016/j.jtbi.2017.07.011. PMID:28754286.
  7. Bevilacqua L، Ramsey JJ، Hagopian K، Weindruch R، Harper ME (مايو 2004). "Effects of short- and medium-term calorie restriction on muscle mitochondrial proton leak and reactive oxygen species production". American Journal of Physiology. Endocrinology and Metabolism. ج. 286 ع. 5: E852-61. DOI:10.1152/ajpendo.00367.2003. PMID:14736705.
  8. Mishra P، Chan DC (فبراير 2016). "Metabolic regulation of mitochondrial dynamics". The Journal of Cell Biology. ج. 212 ع. 4: 379–87. DOI:10.1083/jcb.201511036. PMC:4754720. PMID:26858267.
  9. Bertholet AM، Delerue T، Millet AM، Moulis MF، David C، Daloyau M، وآخرون (يونيو 2016). "Mitochondrial fusion/fission dynamics in neurodegeneration and neuronal plasticity". Neurobiology of Disease. ج. 90: 3–19. DOI:10.1016/j.nbd.2015.10.011. PMID:26494254.
  10. Handy DE، Loscalzo J (يونيو 2012). "Redox regulation of mitochondrial function". Antioxidants & Redox Signaling. ج. 16 ع. 11: 1323–67. DOI:10.1089/ars.2011.4123. PMC:3324814. PMID:22146081.
  11. David R (أبريل 2011). "Ageing: Mitochondria and telomeres come together". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. ج. 12 ع. 4: 204. DOI:10.1038/nrm3082. PMID:21407239.
  12. Hagen TM، Wehr CM، Ames BN (نوفمبر 1998). "Mitochondrial decay in aging. Reversal through supplementation of acetyl-L-carnitine and N-tert-butyl-alpha-phenyl-nitrone". Annals of the New York Academy of Sciences. ج. 854: 214–23. DOI:10.1111/j.1749-6632.1998.tb09904.x. PMID:9928432.
  13. Sahin E، Colla S، Liesa M، Moslehi J، Müller FL، Guo M، وآخرون (فبراير 2011). "Telomere dysfunction induces metabolic and mitochondrial compromise". Nature. ج. 470 ع. 7334: 359–65. DOI:10.1038/nature09787. PMC:3741661. PMID:21307849.
  14. Sahin E، DePinho RA (مايو 2012). "Axis of ageing: telomeres, p53 and mitochondria". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. ج. 13 ع. 6: 397–404. DOI:10.1038/nrm3352. PMC:3718675. PMID:22588366.
  • أيقونة بوابةبوابة الكيمياء الحيوية
  • أيقونة بوابةبوابة صيدلة
  • أيقونة بوابةبوابة طب
  • أيقونة بوابةبوابة علم الأحياء الخلوي والجزيئي
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.