アーティストのイメージのミトコンドリア
研究者らは、作用するミトコンドリアの温度を測定し、細胞呼吸の過程で細胞小器官がほぼ50度まで熱くなることを発見しました。ジャーナルPLOSBiologyに掲載された論文で、科学者たちはミトコンドリア膜に関連する酵素の熱安定性も示しました。
ミトコンドリアは有機物を酸化し、放出されたエネルギーを細胞の普遍的な「エネルギー通貨」であるATPの形で貯蔵しますが、エネルギーの大部分は熱に放散されます。熱発生はミトコンドリアの重要な機能でもあります。たとえば、冬眠中に赤ちゃんや動物の体温を維持するために必要な褐色脂肪の細胞には、ミトコンドリアがたくさん含まれています。
酵素の複合体はミトコンドリアの内膜に集中しており、基質の酸化、膜上での電気化学勾配の形成、そして最終的にはATPの合成を確実にします。これらの複合体は、いわゆる呼吸（電子伝達）鎖を形成します。
パリ大学の研究者は、温度感受性蛍光色素MitoThermo Yellowを使用して、ヒトHEK293細胞培養および初代皮膚線維芽細胞培養で完全に機能するミトコンドリアの温度を測定しました。生理学的条件下では、オルガネラは周囲温度である摂氏38度よりも7〜12度高く「ウォームアップ」することが判明しました。したがって、ミトコンドリアの生理学的最適値は約50度です。
オルガネラの温度は、色素の蛍光によって間接的に決定されました。蛍光は、加熱すると直線的に減少します。研究者らは、ウォーミングアップは通常、呼吸鎖の働きに関連していることを確認しました。シアン化物やオリゴマイシンなど、その活性を抑制する物質が色素の蛍光を増加させました。それどころか、細胞、例えばUCP1における「熱発生タンパク質」の追加の発現は、蛍光のさらに大きな減少、すなわちミトコンドリアの加熱をもたらした。
通常、40度を超える温度では酵素が変性するため、高温では生物は長期間機能できません。しかし、摂氏90度までの温度の環境に住む多くの好熱性生物がいます。したがって、自然界には酵素があり、その最適値は37度以上にシフトしています。研究の著者は、電子伝達系のいくつかの酵素、特にシトクロムCレダクターゼの最適温度を測定し、それが約50度であることを確認しました。これは、ミトコンドリアの加熱がそれらの活性を失うことなくかなり可能であることを意味します。
著者自身は、彼らの発見は非常に驚くべきものであると主張し、同僚に自分たちで作業の結論を確認するように促します。科学者たちは「温度計の読み」に影響を与える可能性のあるすべての要因をチェックしようとしましたが、おそらく何かがまだ欠けていました。ニックレーンの研究のレビューアは、細胞レベルでは温度の定義そのものが変わる可能性があるため、これらの数値を文字通りに解釈すべきではないと一般的に主張しています。
細胞にとってミトコンドリアの明らかな必要性にもかかわらず、それらの働きはまた、負の効果と関連しています-特に、呼吸鎖の働きは、活性酸素種の形成と酸化ストレスにつながります。科学者たちは、ミトコンドリアの効率を下げるか、細胞からミトコンドリアを取り除くことでさえ、老化の兆候を排除することを示しました。そして2016年に、ミトコンドリアがまったくない細胞で真核生物が発見されました。これらは、Monocercomonoidesグループの原生生物です。
