14:01 2021-12-05
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cum unele țesuturi pot „respira” fără oxigen
_ Cum unele țesuturi pot „respira” fără oxigen
Oamenii au nevoie de molecule de oxigen pentru un proces numit respirație celulară, care are loc în mitocondriile celulelor noastre. Printr-o serie de reacții numite lanț de transport de electroni, electronii sunt trecuți într-un fel de cursă de releu celular, permițând celulei să creeze ATP, molecula care oferă celulelor noastre energie pentru a-și îndeplini funcțiile vitale.
La sfârșitul acestui lanț, rămân doi electroni, care sunt de obicei transferați la oxigen, „acceptorul terminal de electroni”. Acest lucru completează reacția și permite procesului să continue cu mai mulți electroni care intră în lanțul de transport de electroni.
În trecut, însă, oamenii de știință au observat că celulele sunt capabile să mențină unele funcții ale lanțului de transport de electroni, chiar și în lipsa oxigenului. „Acest lucru a indicat că mitocondriile ar putea avea de fapt o funcție parțială, chiar și atunci când oxigenul nu este acceptorul de electroni”, a spus cercetătoarea postdoctorală la Whitehead Institute, Jessica Spinelli. „Am vrut să înțelegem cum funcționează acest lucru? Cum sunt mitocondriile capabile să mențină aceste intrări de electroni atunci când oxigenul nu este acceptorul terminal de electroni?”
Într-o lucrare publicată pe 2 decembrie în revista Science, Whitehead Institute oamenii de stiinta si colaboratorii condusi de Spinelli au gasit raspunsul la aceste intrebari. Cercetările lor arată că atunci când celulele sunt private de oxigen, o altă moleculă numită fumarat poate interveni și poate servi ca acceptor terminal de electroni pentru a permite funcția mitocondrială în acest mediu. Cercetarea, care a fost finalizată în laboratorul fostului membru Whitehead David Sabatini, răspunde unui mister de lungă durată în domeniul metabolismului celular și ar putea informa cercetarea asupra bolilor care cauzează niveluri scăzute de oxigen în țesuturi, inclusiv ischemia, diabetul și cancerul. .
Un nou alergător în releul celular
Cercetătorii și-au început investigația asupra modului în care celulele pot menține funcția mitocondrială fără oxigen, folosind spectrometria de masă pentru a măsura cantitățile de molecule numite metaboliți care sunt produs prin respirația celulară atât în condiții normale, cât și în condiții de oxigen scăzut. Când celulele au fost lipsite de oxigen, cercetătorii au observat un nivel ridicat al unei molecule numite succinat.
Când adăugați electroni la oxigen la sfârșitul lanțului de transport de electroni, acesta preia doi protoni și devine apă. Când adăugați electroni la fumarat, acesta devine succinat. „Acest lucru ne-a determinat să ne gândim că poate această acumulare de succinat care are loc ar putea fi de fapt cauzată de utilizarea fumaratului ca acceptor de electroni și că această reacție ar putea explica menținerea funcțiilor mitocondriale în hipoxie”, a spus Spinelli.
p>De obicei, reacția fumarat-succinat se desfășoară în cealaltă direcție în celule - un complex proteic numit complex SDH ia electroni din succinat, lăsând fumarat. Pentru ca opusul să se întâmple, complexul SDH ar trebui să funcționeze invers. „Deși se știe că complexul SDH catalizează o anumită reducere a fumaratului, s-a crezut că este imposibil din punct de vedere termodinamic ca acest complex SDH să sufere o inversare netă”, a spus Spinelli. „Fumarat este folosit ca acceptor de electroni la eucariotele inferioare, dar folosesc o enzimă și un purtător de electroni total diferit, iar mamiferele nu sunt cunoscute că posedă niciunul dintre acestea.”
Printr-o serie de teste, totuși, Cercetătorii au reușit să constate că acest complex a funcționat într-adevăr invers în celulele de cultură, în mare parte datorită acumulării unei molecule numite ubiquinol, pe care cercetătorii au observat că se acumulează în condiții de oxigen scăzut.
Cu ipoteza lor confirmată, „Am vrut să revenim la întrebarea noastră inițială și să ne întrebăm, acea inversare netă a complexului SDH menține funcțiile mitocondriale care au loc atunci când celulele sunt expuse la hipoxie?” spuse Spinelli. „Așadar, am eliminat complexul SDH și apoi am demonstrat printr-o serie de mijloace că pierderea atât de oxigen, cât și de fumarat ca acceptoare de electroni a fost suficientă pentru a [a opri lanțul de transport de electroni].”
Toate aceste lucrări au fost făcute în celule de cultură, așa că următorul pas pentru Spinelli și colaboratori a fost să studieze dacă fumaratul ar putea servi ca acceptor terminal de electroni în modelele de șoarece.
Când au încercat acest lucru, echipa a descoperit ceva interesant. : unele, dar nu toate, țesuturile șoarecilor au reușit să inverseze cu succes activitatea complexului SDH și să efectueze funcții mitocondriale folosind fumaratul ca acceptor terminal de electroni.
„Ceea ce a fost cu adevărat mișto de văzut este că Au existat trei țesuturi - rinichiul, ficatul și creierul - care, la scară de țesut în vrac, operează complexul SDH într-o direcție inversă, chiar și la niveluri fiziologice de oxigen", a spus Spinelli. Cu alte cuvinte, chiar și în condiții normale, aceste țesuturi reduc atât fumaratul, cât și oxigenul pentru a-și menține funcțiile, iar atunci când erau lipsiți de oxigen, fumaratul putea prelua ca acceptor terminal de electroni.
În schimb, țesuturile precum deoarece inima și mușchiul scheletic sunt capabili să efectueze o reducere minimă a fumaratului fără a inversa complexul SDH, dar nu în măsura în care ar putea menține eficient funcția mitocondrială atunci când sunt lipsiți de oxigen.
„Credem că există multe de muncă interesantă în aval de aceasta pentru a ne da seama cum exact acest proces este reglementat diferit în diferite țesuturi – și a înțelege în condițiile bolii dacă complexul SDH funcționează în direcția inversă”, a spus Spinelli.
În special. , Spinelli este interesat să studieze comportamentul complexului SDH în celulele canceroase.
„Anumite regiuni ale tumorilor solide au niveluri foarte scăzute de oxigen, iar anumite regiuni au niveluri ridicate de oxigen”, a spus Spinelli. „Este interesant să ne gândim la modul în care acele celule supraviețuiesc în acel micromediu – folosesc fumaratul ca acceptor de electroni pentru a permite supraviețuirea celulelor?”
Comentarii:
Adauga Comentariu