Структурные изменения в митохондриях дофаминергических нейронов при условном нокауте гена Mfn2

Черная субстанция – это одно из ядер среднего мозга, содержащее дофаминергические (DA) нейроны, проецирующиеся в стриатум и контролирующие программы произвольного и непроизвольного движения. Дегенерация этой популяции нейронов является причиной двигательных симптомов, обнаруживаемых у пациентов с болезнью Паркинсона (БП). Основной причиной БП является гибель дофаминергических нейронов чёрной субстанции и нарушение их проекций в стриатум. Имеются экспериментальные доказательства того, что митохондрии необходимы для поддержания клеточных функций DA нейронов. Митохондриальная дисфункция, обнаруживаемая в результате нарушения митохондриальной ДНК или появления мутаций в генах, ассоциированных с БП, зачастую сопутствует болезни Паркинсона. Одним из возможных белков, связывающих митохондриальную дисфункцию с БП, является митофузин 2 (Mfn2). Mfn2 представляет собой трансмембранный белок, расположенный во внешней митохондриальной мембране. В DA нейронах он является критическим компонентом в процессах динамики митохондрий. При этом, мутации в БП-ассоциированных генах связывают с нарушением функционирования Mfn2. Однако причинный вклад самого Mfn2 в развитие митохондриальной дисфункции при БП остается неясным. Экспериментальные работы, имеющиеся на данный момент, применяют метод нокаута гена Mfn2, однако наблюдаемый при этом фенотип может являться не только следствием нейродегенерации, но и нарушения эмбрионального развития. В настоящей работе проведено исследование митохондриальной структуры в DA нейронах у взрослых животных при условном выключении гена Mfn2. Для этого была создана модель, у которой выключение Mfn2 происходило в сформированной дофаминергической системе. В данной работе с помощью метода трансмиссионной электронной микроскопии (ТЭМ) была исследована морфология митохондриальных мембран через 3, 6 и 9 недель после выключения Mfn2. С помощью метода фокусируемого ионного пучка – сканирующего электронного микроскопа (ФИП-СЭМ) и последующей обработки в ПО Amira была реконструирована трехмерная форма органелл на ранних стадиях после выключения Mfn2. Полученные результаты позволяют утверждать, что при нарушении функционирования Mfn2 митохондрии теряют способность к слиянию на ранних этапах после выключения гена. Кроме того, отмеченное нарушение формы и целостности внутренней и внешней мембраны органелл позволяет предполагать, что Mfn2 может быть связан с белковыми комплексами, стабилизирующими структуру мембран митохондрий.