Многие процессы, поддерживающие нашу жизнь, также подвергают нас риску. Химические реакции в наших клетках, производящие энергию, например, также производят свободные радикалы - нестабильные молекулы, которые крадут электроны у других молекул. Когда свободные радикалы образуются в избытке, они могут нанести побочный ущерб, потенциально вызывая нарушения, такие как рак, нейродегенерация или сердечно-сосудистые заболевания.
Клетки решают эту проблему, синтезируя антиоксиданты, соединения, нейтрализующие свободные радикалы. В новом исследовании ученые Рокфеллера определили ключевую молекулу, которая переправляет глутатион, основной антиоксидант организма, в митохондрии клетки, где в массовом порядке производятся свободные радикалы. Открытие, опубликованное в журнале Nature, открывает новые возможности для изучения окислительного стресса и его разрушительных последствий.
«С выявлением потенциального переносчика мы теперь можем контролировать количество глутатиона, поступающего в митохондрии, и изучать окислительный стресс непосредственно в его источнике», - говорит Кыванч Бирсой, доцент Чепмена Перельмана в Рокфеллеровском университете.
Шаттл в митохондрии
Чтобы избежать окислительного стресса, клетки должны правильно сбалансировать уровни свободных радикалов и антиоксидантов в своих митохондриях, где происходит производство энергии. Поскольку глутатион вырабатывается вне митохондрий, в цитозоле клетки, ученые хотели узнать, как он в первую очередь транспортируется в эти крошечные электростанции.
Чтобы пролить свет на этот процесс, команда Бирсоя отслеживала экспрессию белков в клетках в ответ на уровни глутатиона. «Мы предположили, что глутатион переносится транспортным белком, производство которого регулируется глутатионом», - говорит Бирсой.«Поэтому, если мы снизим уровень глутатиона, клетка должна компенсировать это, активировав транспортный белок».
Анализ указал на SLC25A39, белок в митохондриальной мембране, функция которого до сих пор была неизвестна. Исследователи обнаружили, что блокирование SLC25A39 снижает уровень глутатиона внутри митохондрий, не влияя на его уровень в других частях клетки. Другие эксперименты показали, что мыши не могут выжить без SLC25A39. У животных, лишенных этого белка, эритроциты быстро погибают от окислительного стресса из-за того, что они не могут доставить глутатион в митохондрии.
Идентификация переносчика может привести к лучшему пониманию различных путей развития заболеваний, связанных с окислительным стрессом, в том числе связанных со старением и нейродегенерацией. «Эти состояния потенциально можно лечить или предотвращать путем стимуляции транспорта антиоксидантов в митохондрии», - говорит Бирсой.
Кроме того, в настоящее время команда изучает, может ли SLC25A39 быть многообещающим в качестве лекарственной мишени для лечения рака, помогая вызвать фатальный окислительный стресс в опухолевых клетках.«При раке мы хотели бы предотвратить попадание антиоксидантов в митохондрии, и белок-транспортер может быть нашим способом сделать это», - говорит Бирсой.