Molibdeno disulfidas skatina mitochondrijų biogenezę

Įvadas į mitochondrijų biogenezę

Mitochondrijos yra labai svarbios ląstelės energijos gamybai - jos generuoja adenozintrifosfatą (ATP) oksidacinio fosforilinimo (OXPHOS) būdu. Mitochondrijų funkcijos defektai yra susiję su įvairiais medžiagų apykaitos ir neurodegeneraciniais sutrikimais. Mitochondrijų biogenezės stiprinimas yra perspektyvi šių ligų gydymo strategija.

Molibdeno disulfido vaidmuo

Naujausiuose tyrimuose nagrinėtas molibdeno disulfido (MoS2) nanodalelių naudojimas mitochondrijų biogenezei skatinti. MoS2 nanovamzdeliai, suprojektuoti su iš anksto nustatytomis atomų vakansijomis, parodė, kad jie gali sustiprinti mitochondrijų funkciją, reguliuodami pagrindinius genus, susijusius su mitochondrijų biogeneze.

Veikimo mechanizmas

MoS2 nanovamzdeliai didina mitochondrijų biogenezę, skatindami PGC-1α ir TFAM ekspresiją, todėl didėja mitochondrijų DNR kopijų skaičius ir stiprėja branduolio ir mitochondrijų DNR koduotų genų ekspresija. Dėl to padidėja mitochondrijų kvėpavimo grandinės baltymų kiekis, padidėja mitochondrijų kvėpavimo pajėgumas ir ATP gamyba.

Sintezė ir apibūdinimas

MoS2 nanovamzdeliai sintetinami naudojant molekulinius molibdeno ir sieros pirmtakus hidroterminio proceso metu. Gautos nanopluoštelės apibūdinamos transmisine elektronų mikroskopija (TEM) ir rentgeno spindulių difrakcija (XRD), kad būtų patvirtinta jų heksagoninė kristalinė struktūra ir atominių vakansijų buvimas.

Ląstelių suderinamumas

Tyrimai parodė, kad MoS2 nanopluošteliai yra labai gerai suderinami su citokompiuteriu, o jų koncentracija iki 200 μg/ml neturi reikšmingo poveikio ląstelių gyvybingumui. Ląstelės internalizuoja nanovamzdelius ir lokalizuojasi endosominėse pūslelėse, tai patvirtina TEM ir fluorescencinis vaizdavimas.

Transkriptominė analizė

Žmogaus mezenchiminių kamieninių ląstelių (hMSCs), apdorotų MoS2 nanovamzdeliais, RNR sekoskaitos tyrimas atskleidė reikšmingus genų raiškos profilių pokyčius. Didelės atominės vakansijos MoS2 nanovamzdeliai padidino genų, dalyvaujančių mitochondrijų elektronų pernašoje ir ATP sintezėje, reguliavimą, o tai rodo sustiprintą mitochondrijų biogenezę.

Poveikis mitochondrijų funkcijai

MoS2 nanožiedai su didelėmis atominėmis vakansijomis padidino mitochondrijų DNR kopijų skaičių ir mitochondrijų baltymų raišką. Dėl to sustiprėjo mitochondrijų kvėpavimas ir ATP gamyba, kaip patvirtinta Seahorse XF24 testu ir Western blot analize.

Oksidacinio streso mažinimas

MoS2 nanovamzdeliai taip pat sumažino ląstelių ir mitochondrijų reaktyviųjų deguonies formų (ROS) kiekį, o tai dar labiau patvirtina jų vaidmenį stiprinant mitochondrijų funkciją. ROS kiekio sumažėjimas siejamas su MoS2 nanovamzdelių katalitiniu aktyvumu ir antioksidacinių genų aktyvavimu.

Išvada

MoS2 nanovamzdeliai su dideliu atomų vakansijų kiekiu yra perspektyvus būdas mitochondrijų biogenezei ir funkcijai stiprinti. Mažindami oksidacinį stresą ir reguliuodami pagrindinius mitochondrijų genus, šie nanovamzdeliai galėtų būti potencialus metabolinių ir neurodegeneracinių sutrikimų gydymo būdas.