Исследователи идентифицировали белок, который переносит медь в митохондрии, где медь необходима для функционирования клеточного механизма преобразования энергии. Открытие, опубликованное в выпуске Journal of Biological Chemistry от 9 февраля, помогает понять, как медь распределяется и используется в клетке.
Люди получают медь в следовых количествах из пищи. Несмотря на низкий уровень меди, она необходима для функционирования многочисленных важных ферментов, например, некоторых из тех, которые участвуют в синтезе коллагена и нейротрансмиттеров. Примечательно, что медь необходима для построения цитохром-с-оксидазы, известной как ЦОГ, большого белкового комплекса в митохондриях, который формирует последний этап цепи переноса электронов, который собирает энергию для производства АТФ, энергетической валюты клетки.
Пол Кобайн из Обернского университета и его сотрудник Скот Лири из Университета Саскачевана уже более 10 лет работают над пониманием того, как медь используется для сборки ЦОГ. Одним из основных вопросов был: как медь проникает через мембраны в митохондрии?
«Чтобы доставить (медь) по правильному адресу (в клетке), не мешая другим белкам или не разрушая другие мишени, которые имеют высокие шансы связывания меди, это геркулесова работа по доставке», - сказал Кобайн. «Это похоже на поиск пути к выходу в переполненном баре, не касаясь других людей и не получая перенаправления. Затем, найдя выход, вы должны убедиться, что вы прошли через правильную дверь."
В новой статье исследователи использовали несколько линий доказательств, чтобы прийти к ответу: медь транспортируется в митохондриях белком под названием SLC25A3. Это открытие было неожиданным, поскольку уже было известно, что SLC25A3 переносит фосфат, отрицательно заряженный ион, тогда как ионы меди несут положительный заряд. Исследователи предполагают, что ионам меди может потребоваться связывание с другим партнером, образуя отрицательно заряженный комплекс, чтобы SLC25A3 мог его транспортировать. Как транспортер различает очень разные типы грузов - это следующий вопрос, на который хотят ответить исследователи.
Ранее известные мутации в гене, кодирующем SLC25A3, ответственны за плохо изученные генетические нарушения, связанные с дисфункцией сердечных и мышечных волокон, что приводит к увеличению сердца и снижению мышечного тонуса. Поскольку этим тканям требуется большое количество энергии, кажется вероятным, что симптомы, которые испытывают эти пациенты, могут быть связаны с недостаточным транспортом меди в митохондриях.
"(Все эти симптомы) звучат так, как будто они могут быть связаны как с производством АТФ, так и с цитохром-оксидазой", - сказал Кобайн.
С открытием пути транспортировки меди в митохондриях влияние меди на здоровье можно будет изучить более подробно, поскольку исследователи смогут отличить влияние меди на ЦОГ от других путей, в которых она участвует.
"Если мы не будем правильно обращаться с медью на протяжении всей жизни, какие метаболические заболевания могут возникнуть?" - спрашивает Кобайн. «Теперь у нас есть возможность посмотреть, что происходит, когда вы теряете митохондриальную медь на разных стадиях (развития)».