Исследователи из Пенсильвании разгадывают старую митохондриальную загадку десятилетий, которая может привести к новым методам лечения болезней

Исследователи Пенсильванской медицины раскрыли давнюю тайну, связанную с ключевой молекулой, питающей энергетическую установку клеток, которую можно было бы использовать для поиска новых способов лечения заболеваний, от нейродегенеративных расстройств до рака.

В новом исследовании, опубликованном сегодня в журнале Nature , исследователи из отдела физиологии Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета и других учреждений обнаружили, что ген SLC25A51 определяет транспорт никотинамидадениндинуклеотида (NAD +), основного кофермента в организме. клеточный метаболизм, в митохондрии, где энергия питательных веществ преобразуется в химическую энергию для клетки. Низкий уровень НАД + является признаком старения и связан с заболеваниями, включая мышечную дистрофию и сердечную недостаточность.

«Мы давно знаем, что НАД + играет важную роль в митохондриях, но вопрос о том, как он туда попадает, остался без ответа», – сказал соавтор исследования Джозеф А. Баур, доктор философии , доцент физиологии и член Penn’s Институт диабета, ожирения и метаболизма. «Это открытие открывает совершенно новую область исследований, где мы можем фактически манипулировать – выборочно истощать или добавлять – НАД + на субклеточном уровне, теперь, когда мы знаем, как он транспортируется».

Сяолу Анг Камбронн, доктор философии, доцент кафедры молекулярных биологических наук Техасского университета в Остине, был соавтором.

Открытие закрывает давнюю неизвестность о том, как НАД + попадает в митохондриальный матрикс. Было распространено несколько гипотез, в том числе идея о том, что митохондрии млекопитающих неспособны к транспорту НАД +, вместо этого полностью полагаясь на синтез НАД + в органелле, но в 2018 году лаборатория Баура отбросила эту идею, когда в исследовании eLife сообщила, что переносчик был фактически ответственным.

Оттуда команда начала поиск генетической идентичности митохондриального транспортера NAD + млекопитающих, находящегося в нескольких генах, включая SLC25A51, которые, как предполагалось, были транспортерами, но функция которых оставалась неизвестной. Члены семейства SLC25A кодируют белки, локализованные в митохондриях, которые переносят материалы через митохондриальные мембраны.

«В нашем подходе мы сосредоточились на генах, которые были определены как важные для жизнеспособности клеток. НАД + – это фундаментальная молекула, необходимая для поддержания производства энергии, опосредованной митохондриями. Мы предсказали, что потеря митохондриального транспорта NAD + нарушит окислительное фосфорилирование и, возможно, снизит выживаемость клеток », – сказал ведущий автор Тимоти С. Луонго , доктор философии, научный сотрудник лаборатории Baur.

В лабораторных экспериментах исследователи выделили митохондрии из клеток человека и измерили уровни NAD + после отключения SLC25A51 или его сверхэкспрессии. Используя митохондриально нацеленные «биосенсоры» NAD +, они показали, что изменение уровня экспрессии генов специфично контролирует уровни NAD + в митохондриях.

«Мы заметили, что потеря экспрессии SLC25A51 резко изменила способность митохондрий потреблять кислород и генерировать АТФ, а также транспортировать NAD + в матрицу. Кроме того, в сотрудничестве с лабораторией Cambronne мы смогли продемонстрировать, что экспрессия SLC25A51 в дрожжах, лишенных их эндогенных митохондриальных транспортеров NAD +, восстанавливает митохондриальный транспорт NAD + », – сказал Луонго.

Уровни НАД + могут быть нацелены на лечение различных заболеваний; однако это был более всеобъемлющий подход, когда уровни повышаются или понижаются во всех частях клетки, что создает риск непреднамеренных изменений экспрессии генов или других типов метаболизма. Это исследование является первым опубликованным случаем, когда исследователи определили конкретную цель и снизили уровни только в митохондриях, а не в других частях клетки.

Контроль уровня НАД + и, следовательно, метаболических процессов в митохондриях может иметь большое значение для изучения и разработки новых методов лечения заболеваний. Активация транспортного механизма может потенциально заставить клетки отдавать предпочтение состоянию дыхания для выработки энергии вместо гликолиза. Например, различные типы рака в значительной степени зависят от гликолиза, поэтому создание неблагоприятной среды без этого метаболизма может быть одной из стратегий. Или, наоборот, можно было бы отрицать митохондриальный НАД + в клетках высоко респираторного рака, поэтому они вынуждены полагаться на гликолиз. Сердце требует обильного количества энергии, производимой митохондриями, для постоянного снабжения кровью периферических тканей. Основной причиной сердечной недостаточности является дисфункция митохондрий, поэтому нацеливание на способность митохондрий транспортировать НАД + может улучшить сердечную функцию больного сердца. Что касается упражнений, переход к более окислительному метаболизму может повысить выносливость.

услуги нутрициологаАвтор сайта и статей: Наталья Степанова, нутрициолог-психолог, консультант по питанию и коррекции веса. Подробнее обо мне

Я в соц. сетях: Vk, Instagram.

Рейтинг
Еще статьи нутрициолога:
Adblock
detector