Po daugiau nei penkis dešimtmečius trukusių tyrimų, Kembridžo universiteto (JAV) mokslininkams pavyko atskleisti, kaip veikia sudėtinga molekulinė mašina mūsų mitochondrijose. Šis atradimas atvėrė duris naujoms gydymo galimybėms – paaiškėjo, kad slopinant šios sistemos veiklą galima kovoti su tam tikromis ligomis, įskaitant vėžiu.
Naudota pažangi technologija
Kembridžo universiteto Medicinos tyrimų tarybos (MRC) Mitochondrijų biologijos skyriaus mokslininkai atskleidė itin mažos molekulinės mašinos struktūrą, slypinčią mūsų ląstelių „jėgainėse“ – mitochondrijose. Būtent šios struktūros pagalba organizmas paverčia cukrų energija.
Tyrėjai taip pat išsiaiškino, kad ši molekulinė sistema veikia tarsi šliuzas kanale. Ji perneša piruvatą – molekulę, kuri susidaro organizmui skaidant cukrus, į mitochondrijas.
Dėl šios funkcijos, struktūra vadinama mitochondrijų piruvato pernešikliu.
Šį atradimą mokslininkams padėjo padaryti pažangi technologija – kriogeninė elektroninė mikroskopija. Ji leido net 165 tūkstančius kartų padidinti pernešiklio vaizdą ir pirmą kartą detaliai pamatyti jo struktūrą atominiu lygmeniu.
Kaip kanalo šliuzai – tik mikroskopiniai
Piruvato pernešiklis veikia tarsi itin mažas šliuzas, įtaisytas mitochondrijų membranoje.
Pirmiausia atsiveria vartai išorinėje mitochondrijos membranoje, kad į mitochondriją patektų piruvato molekulė – svarbus energijos gamybai reikalingas junginys.
Kai piruvatas įeina, šie vartai užsidaro, o kiti – jau vidinėje mitochondrijos pusėje – atsidaro, leisdami molekulei judėti toliau į vidų.
Kaip paaiškino profesorius Edmundas Kunji, ši sistema primena kanalo šliuzus, tik veikia molekuliniu masteliu.
„Viename gale atsidaro vartai, leidžiantys laivui įplaukti. Vartai užsidaro, o kitame gale atsidaro kiti – ir laivas gali saugiai judėti toliau”, – sakė jis.
Lygiai taip pat veikia ir piruvato pernešiklis – užtikrindamas sklandų, bet itin tikslų molekulės judėjimą per mitochondrijos membraną.
Naujas taikinys ligų gydymui
Kadangi piruvato pernešiklis atlieka esminį vaidmenį ląstelių energijos gamyboje, jo veikimo supratimas atveria naujas galimybes kuriant gydymą.
Kai kurios ligos, tokios kaip riebiųjų kepenų liga ar tam tikros vėžio formos, ypač priklauso nuo piruvato kaip energijos šaltinio.
Blokuojant šį pernešiklį galima „atimti kurą“ iš sergančių ląstelių ir taip sulėtinti ligos eigą.
Netikėtai paaiškėjo, kad tai gali padėti ir nuo plaukų slinkimo – ankstesni tyrimai rodo, kad užblokavus pernešiklį, plaukų folikulų ląstelės pradeda naudoti alternatyvius energijos šaltinius, o tai skatina jų augimą.
„Vaistai, slopinantys pernešiklio funkciją, gali pakeisti mitochondrijų veiklą – ir tai gali būti naudinga tam tikrais atvejais. Elektroninė mikroskopija leidžia mums tiksliai matyti, kaip šie vaistai prisijungia prie pernešiklio ir jį blokuoja – tarsi įkištum veržliaraktį į mechanizmą. Tai sukuria naujas galimybes kurti taiklesnius, efektyvesnius vaistus“, – teigė E. Kunji.
Beje, šiemet mokslininkai taip pat atrado, kad kasos vėžys geba perprogramuoti neuronus savo naudai. Jie pateikė išsamią molekulinę analizę, parodančią, kaip vėžiu paveiktuose navikuose esančių neuronų genų aktyvumas kinta, ir tai trukdo gydymui.
