Elegantní háďátko. Kredit: PLoS Biol 3(1): e30. Wikipedia, CC BY 2.5

V poslední době jsou v centru pozornosti odborníků na stárnutí a s ním spojené choroby výkonné buněčné elektrárny, mitochondrie. Jsou to dávné symbiotické bakterie, pro které bylo výhodné částečně splynout s hostitelskou buňkou. Právě díky tomuto osudovému rozhodnutí tu dnes jsme a spolu s námi i prakticky všechny eukaryotní organismy. Mitochondrie jsou pro nás každodenním požehnáním, ale také jsme na nich velmi závislí, což občas přináší problémy.

Brandon Berry. Kredit: University of Washington.

Mitochondrie v buňce vyrábějí molekuly ATP (adenosintrifosfát), které jsou doslova napěchované energií. Slouží jako univerzální energetické platidlo, kterým buňka hradí v podstatě veškeré energeticky náročné procesy. Mitochondrie ovšem energii přímo nevyrábějí. Těží ji z glukózy, kterou původně vyrobily rostliny fotosyntézou. Jsou jako elektrárna na uhlí, i když není tak staré jako to fosilní.

Co kdyby ale mitochondrie měly přístup přímo k primárnímu zdroji energie, což je v tomto případě sluneční záření? Zní to jako science-fiction, ale Brandon Berry z americké University of Washington a jeho kolegové to dokázali. Použili pokročilou optogenetiku a pomocí genetické manipulace vložili do membrán mitochondrií oblíbených háďátek obecných (Caenorhabditis elegans) protonové pumpy poháněné světlem. Jako kdyby na jejich mitochondrie instalovali solární panely. Takovou výbavu mitochondrie normálně nemají.

Logo. Kredit: University of Washington.

Ukázalo se, že optogenetické vylepšení mitochondrií háďátkům podivuhodně prospívá. Badatelé zjistili, že mitochondrie používají energii získanou protonovými pumpami k usnadnění pohybu kladně nabitých iontů přes vnitřní membránu obalu mitochondrie. Protonové pumpy háďátkům aktivovali začátkem dospělosti a mitochondrie háďátek pak vyráběly více ATP. V důsledku toho žila háďátka, která byla vystavena dostatečně silnému světlu, o 30-40 procent delší a také zdravější život. To není málo.

Výzkum (zčásti) solárně poháněných háďátek vede k zajímavým závěrům. Naznačuje, že pokles produkce ATP mitochondriemi, který pozorujeme ve vyšším věku, není až tak následkem nepříznivých projevů stárnutí, ale přinejmenším jednou z jejich příčin. Teď přijde na řadu ještě zajímavější výzkum, v němž budou vylepšeny mitochondrie i jiných organismů, včetně laboratorních myší a nepochybně i lidských buněčných kultur.

Komentátoři spoléhají na to, že Berry a spol. nehodlají vypustit superháďátka se solárním pohonem ani vyrobit superlidi s vylepšenými mitochondriemi. To ale neznamená, že solární mitochondrie nenabízejí super možnosti. Mohly by se uplatnit v léčbě projevů stárnutí a celé řady degenerativních onemocnění, v nichž zřejmě hrají podstatnou roli mitochondrie, včetně Parkinsonovy choroby a diabetu.

Literatura

IFL Science 3. 1. 2023.

Nature Aging online 30. 12. 2022.