מיטוכונדריה מעורבות בהרכבה ובתנועה של גורמי ברזל-גופרית. אלו הן חלק מהתרכובות החיוניות בגוף האדם. עם זאת, עדיין לא ברור כיצד התהליך עובד בדיוק.
מחקר חדש של ה אוהיו סטייט מציע רמזים כיצד נוצרת ומועברת מחלקה חשובה של מולקולות תאים אנושיים. מדענים גילו שהקו-פקטורים הללו מוזזים בעזרת חומר הנקרא גלוטתיון. נוגד חמצון זה עוזר למנוע סוגים מסוימים של נזק לתאים על ידי הובלת גורמי הברזל החיוניים הללו על פני מחסום ממברנה.
גלוטתיון מסייע לווסת מתכות כמו ברזל - שכדוריות דם אדומות משתמשות בהן לייצור המוגלובין.
ג'יימס קואן, מחבר שותף למחקר ופרופסור אמריטוס אמריטוס באוניברסיטה בכימיה וביוכימיה במדינת אוהיו, אמר: "תרכובות ברזל הן קריטיות לתפקוד תקין של הביוכימיה התאית, וההרכבה והשינוע שלהן הם תהליך מורכב. קבענו כיצד מחלקה ספציפית של קו-פקטורי ברזל מועברת מתא סלולרי אחד לאחר באמצעות מכונות מולקולריות מורכבות, המאפשרות להשתמש בהם במספר שלבים של כימיה תאית".
קבוצה חשובה של חומרים הנקראים אשכולות ברזל-גופרית מבצעת מספר משימות מטבוליות, כמו סיוע בשכפול החומר הגנטי שלנו והעברת אלקטרונים להפקת אנרגיה ויצירת מטבוליטים קריטיים בתא. עם זאת, תפקוד לקוי של אשכולות אלה עלול לגרום לדברים רעים לקרות - מה שמוביל לסיכון למספר מחלות כמו צורות של אנמיה, אטקסיה של פרידרייך (הפרעה הגורמת לנזק מתקדם של מערכת העצבים), ועוד מספר רב של מטבוליות ומחלות אחרות. הפרעות נוירולוגיות.
כדי ללמוד כיצד מנגנון זה עובד, מדענים לקחו תחילה פטרייה בשם C. thermophilum. לאחר מכן הם זיהו את מולקולת החלבון הקריטית לעניין וייצרו כמויות גדולות של חלבון זה לקביעה מבנית.
הם גילו שהחלבון בתוך C. thermophilum הוא בעצם תאום תאי של החלבון האנושי ABCB7. החלבון ABCB7 מעביר צבירי ברזל-גופרית באנשים, מה שהופך אותו לדגימה המושלמת לחקור יצוא צבירי ברזל-גופרית באנשים.
לאחר מכן, הצוות פיתח מספר מודלים מבניים המתארים את המסלול המשמש את המיטוכונדריה לייצוא גורמי הברזל לחלקים שונים בגוף תוך שימוש בשילוב של הדמיית קריו-אלקטרונים ומידול ממוחשב.
קוואן אמר, "למרות שהממצאים חיוניים כדי ללמוד יותר על אבני הבניין הבסיסיות של ביוכימיה תאית, אני נרגש לראות כיצד הגילוי שלהם יכול לקדם מאוחר יותר את הרפואה והטיפול."
"ההבנה של האופן שבו מרכיבים ומניעים את הקופקטורים הללו בתאים אנושיים יכולה להניח את הבסיס לקביעה כיצד למנוע או להקל על תסמינים של מחלות מסוימות. אנחנו יכולים גם להשתמש בידע הבסיסי הזה כבסיס להתקדמות אחרת בהבנת הכימיה התאית".
עיון ביומן:
- Ping Li וחב', Structures of Atm1 מספקים תובנות לגבי ייצוא אשכולות [2Fe-2S] ממיטוכונדריה, תקשורת טבע (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32006-8
