Studi baru mengungkap peran penting protein mitokondria dalam regenerasi jantung

Mitokondria memainkan peran penting dalam menyediakan energi yang diperlukan untuk berfungsinya sel. Di mitokondria, energi dihasilkan oleh rantai pernapasan, yang terdiri dari lima kompleks yang disebut CI-CV. Kompleks-kompleks ini dapat berkumpul menjadi superkompleks, namun sedikit yang diketahui tentang peran proses ini dan pengendaliannya.

Penelitian baru meneliti mekanisme perakitan superkompleks dan mengungkap pengaruh signifikan faktor perakitan mitokondria terhadap regenerasi jaringan jantung. Penelitian ini dipimpin bersama oleh Dr. José Antonio Henriques dari Pusat Penelitian Kardiovaskular Nasional (CNIC) dan Dr. Nadia Mercader dari Universitas Bern di Swiss, yang merupakan ilmuwan tamu di CNIC.

Penelitian yang dipublikasikan di jurnal Developmental Cell menunjukkan bahwa anggota keluarga protein Cox7a memainkan peran mendasar dalam perakitan dimer CIV dan bahwa perakitan ini sangat penting untuk fungsi mitokondria yang tepat dan karena itu untuk produksi energi seluler.

Keluarga protein Cox7a mencakup tiga anggota: Cox7a1, Cox7a2, dan Cox7a2l (juga disebut SCAF1). Penelitian sebelumnya dari kedua kelompok menunjukkan bahwa ketika CIV mengandung SCAF1, ia berasosiasi kuat dengan CIII, membentuk superkompleks pernapasan yang dikenal sebagai respirasome. Dalam penelitian sebelumnya, penulis berhipotesis bahwa masuknya Cox7a2 akan menghasilkan pembentukan CIV yang tidak kompeten, sedangkan molekul CIV yang mengandung Cox7a1 akan berasosiasi membentuk homodimer CIV. Sebuah studi baru secara eksperimental menunjukkan peran Cox7a1 dalam pembentukan homodimer CIV ini.

Sel Perkembangan (2024). DOI: 10.1016/j.devcel.2024.04.012

Dengan menggunakan model ikan zebra, para peneliti menemukan bahwa tidak adanya Cox7a1 mencegah pembentukan dimer CIV, dan hilangnya dimer ini memengaruhi berat dan kemampuan berenang ikan yang terkena dampak.

“Cox7a1 terutama diekspresikan dalam sel otot lurik, dan jaringan otot rangkalah yang paling terpengaruh oleh kurangnya fungsi Cox7a1. Jenis otot lurik utama lainnya adalah otot jantung, atau miokardium,” jelas Dr. Enriquez.

Namun, meskipun hilangnya Cox7a1 di otot rangka berdampak buruk, ketidakhadirannya di otot jantung meningkatkan respons regeneratif jantung terhadap cedera.

“Hasil ini menunjukkan bahwa protein ini memainkan peran penting dalam mengaktifkan kemampuan jantung untuk memperbaiki dirinya sendiri setelah cedera,” jelas penulis pertama studi, Carolina Garcia-Poyatos.

Untuk lebih memahami fungsi Cox7a1, peneliti CNIC Enrique Calvo dan Jesus Vazquez melakukan studi proteomik pada otot rangka dan miokardium ikan zebra yang kekurangan Cox7a1. Analisis ini diperluas dengan studi metabolomik yang dilakukan oleh rekan-rekannya di Universitas Bern. Analisis gabungan ini menunjukkan perbedaan yang signifikan dari ikan yang tidak dimodifikasi dengan ekspresi Cox7a1 utuh.

“Hasil ini menunjukkan bahwa molekul yang terlibat dalam perakitan superkompleks mitokondria mungkin memiliki efek signifikan pada pengendalian metabolisme, mungkin membuka jalan bagi pengobatan baru untuk penyakit jantung dan kondisi metabolisme lainnya,” kata Dr. Mercader.

Menurut tim peneliti, penemuan ini mewakili "kemajuan signifikan dalam memahami mekanisme seluler yang terlibat dalam regenerasi jantung dan mungkin menunjukkan jalan menuju pengembangan terapi yang bertujuan untuk mendorong regenerasi jantung."

Para penulis menyimpulkan bahwa faktor perakitan mitokondria dapat mempengaruhi kontrol metabolisme secara signifikan.