Mitokondrier er involveret i samling og bevægelse af jern-svovl cofaktorer. Disse er nogle af de essentielle forbindelser i den menneskelige krop. Det er dog stadig uklart, hvordan processen fungerer præcist.
En ny undersøgelse af Ohio State University giver fingerpeg om, hvordan en vigtig klasse af molekyler skabes og flyttes ind humane celler. Forskere fandt ud af, at disse cofaktorer flyttes ved hjælp af et stof kaldet glutathion. Denne antioxidant hjælper med at forhindre visse typer celleskade ved at transportere disse essentielle jernkofaktorer over en membranbarriere.
Glutathion hjælper med at regulere metaller som jern - som røde blodlegemer bruger til at lave hæmoglobin.
James Cowan, en medforfatter af undersøgelsen og en fremtrædende universitetsprofessor emeritus i kemi og biokemi ved Ohio State, sagde: "Jernforbindelser er afgørende for, at cellulær biokemi fungerer korrekt, og deres samling og transport er en kompleks proces. Vi har bestemt, hvordan en specifik klasse af jernkofaktorer flyttes fra et cellulært rum til et andet ved hjælp af komplekst molekylært maskineri, hvilket gør det muligt at bruge dem i flere trin af cellulær kemi."
En vigtig gruppe af stoffer kaldet jern-svovlklynger udfører flere metaboliske opgaver, såsom at hjælpe med replikationen af vores genetiske materiale og overføre elektroner til at producere energi og lave kritiske metabolitter i cellen. Dysfunktion af disse klynger kan imidlertid få dårlige ting til at ske - hvilket fører til risikoen for adskillige sygdomme som former for anæmi, Friedreichs ataksi (en lidelse, der forårsager progressiv skade på nervesystemet) og en lang række andre metaboliske og neurologiske lidelser.
For at studere, hvordan denne mekanisme virker, tog forskerne først en svamp kaldet C. thermophilum. De identificerede derefter det kritiske proteinmolekyle af interesse og producerede store mængder af dette protein til strukturel bestemmelse.
De fandt ud af, at proteinet i C. thermophilum i det væsentlige er en cellulær tvilling af det humane protein ABCB7. Proteinet ABCB7 overfører jern-svovlklynger i mennesker, hvilket gør det til det perfekte eksemplar til at studere eksport af jern-svovlklynge hos mennesker.
Holdet udviklede derefter flere strukturelle modeller, der beskriver den vej, der bruges af mitokondrier til at eksportere jernkofaktorerne til forskellige dele af kroppen ved hjælp af en kombination af kryo-elektron-billeddannelse og computermodellering.
Cowan sagde, "Selvom resultaterne er afgørende for at lære mere om de grundlæggende byggesten i cellulær biokemi, er jeg spændt på at se, hvordan deres opdagelse senere kan fremme medicin og terapi."
"Forståelse af, hvordan disse cofaktorer samles og flyttes i menneskelige celler, kan danne grundlaget for at bestemme, hvordan man forebygger eller lindrer symptomer på visse sygdomme. Vi kan også bruge den grundlæggende viden som grundlaget for andre fremskridt i forståelsen af cellulær kemi."
Journal Reference:
- Ping Li et al., Structures of Atm1 giver indsigt i [2Fe-2S] klyngeeksport fra mitokondrier, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32006-8
