Νέο εύρημα προσφέρει στους ερευνητές έναν άμεσο τρόπο να διερευνήσουν το οξειδωτικό στρες και τις καταστροφικές του επιπτώσεις στη γήρανση, τον καρκίνο και άλλες ασθένειες.
Οι ίδιες οι διαδικασίες που μας κρατούν ζωντανούς μπορεί επίσης να μα θέσουν σε κίνδυνο. Για παράδειγμα, οι χημικές αντιδράσεις που παράγουν ενέργεια στα κύτταρά μας παράγουν επίσης ελεύθερες ρίζες -ασταθή μόρια που κλέβουν ηλεκτρόνια από άλλα μόρια. Όταν δημιουργείται πλεόνασμα ελευθέρων ριζών προκαλούνται παράπλευρες βλάβες από δυσλειτουργίες. Το αποτέλεσμα μπορεί να είναι καρκίνος, νευροεκφυλισμός ή καρδιαγγειακή νόσος.
Τα κύτταρα λύνουν αυτό το πρόβλημα συνθέτοντας αντιοξειδωτικά, ενώσεις που εξουδετερώνουν τις ελεύθερες ρίζες. Σε μια νέα μελέτη, οι επιστήμονες του Rockefeller University εντόπισαν ένα βασικό μόριο που μεταφέρει τη γλουταθειόνη, το κύριο αντιοξειδωτικό του σώματος, μέσα στα μιτοχόνδρια του κυττάρου, όπου παράγονται μαζικά οι ελεύθερες ρίζες. Η γλουταθειόνη είναι ένα μικρό μόριο, μια θειόλη, που βρίσκεται σε αφθονία στο εσωτερικό των κυττάρων. Τα μιτοχόνδρια, ως η κύρια θέση των οξειδωτικών αντιδράσεων μέσα στο σώμα, πρέπει να διατηρούν επαρκή επίπεδα γλουταθειόνης για να εκτελούν προστατευτικές και βιοσυνθετικές λειτουργίες.
Η ανακάλυψη, που δημοσιεύτηκε στο Nature, ανοίγει νέες δυνατότητες για τη διερεύνηση του οξειδωτικού στρες και των καταστροφικών του επιπτώσεων.
«Με τον εντοπισμένο πιθανό μεταφορέα, μπορούμε τώρα να ελέγξουμε την ποσότητα της γλουταθειόνης που εισέρχεται στα μιτοχόνδρια και να μελετήσουμε το οξειδωτικό στρες ειδικά στην πηγή του», είπε ο Kivanç Birsoy, επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Rockefeller.
Για να αποφευχθεί το οξειδωτικό στρες, τα κύτταρα πρέπει να εξισορροπούν σωστά τα επίπεδα των ελεύθερων ριζών και των αντιοξειδωτικών μέσα στα μιτοχόνδριά τους, όπου συμβαίνει η παραγωγή της ενέργειας. Επειδή η γλουταθειόνη παράγεται έξω από τα μιτοχόνδρια, στο κυτοσόλιο του κυττάρου, οι επιστήμονες ήθελαν να μάθουν πώς μεταφέρεται σε αυτά τα μικροσκοπικά εργοστάσια παραγωγής ενέργειας.
Για να ρίξει φως σε αυτή τη διαδικασία, η ομάδα του Birsoy παρακολούθησε την έκφραση των πρωτεϊνών στα κύτταρα ως απόκριση στα επίπεδα της γλουταθειόνης. «Υποθέσαμε ότι η γλουταθειόνη μεταφέρεται από μια πρωτεΐνη-μεταφορέα της οποίας η παραγωγή ρυθμίζεται από την ποσότητα της γλουταθειόνης», ανέφερε ο Birsoy. «Έτσι, αν μειώσουμε τα επίπεδα γλουταθειόνης, το κύτταρο θα πρέπει να κάνει μια αντιστάθμιση ρυθμίζοντας προς τα πάνω την πρωτεΐνη-μεταφορέα».
Η ανάλυση έδειξε την SLC25A39, μια πρωτεΐνη που βρίσκεται στη μιτοχονδριακή μεμβράνη και η λειτουργία της ήταν μέχρι τώρα άγνωστη. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο αποκλεισμός της SLC25A39 μείωσε τη γλουταθειόνη μέσα στο μιτοχόνδριο, χωρίς να επηρεάσει τα επίπεδά της σε άλλα σημεία του κυττάρου. Άλλα πειράματα έδειξαν ότι τα ποντίκια δεν μπορούν να επιβιώσουν χωρίς την SLC25A39. Σε ζώα που έχουν κατασκευαστεί με έλλειψη αυτής της πρωτεΐνης, τα ερυθρά αιμοσφαίρια πεθαίνουν γρήγορα από οξειδωτικό στρες λόγω της αποτυχίας τους να βάλουν τη γλουταθειόνη μέσα στα μιτοχόνδρια.
Η αναγνώριση του ρόλου αυτής της πρωτεΐνης ως μεταφορέα μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση μιας ποικιλίας οδών των ασθενειών που συνδέονται με το οξειδωτικό στρες, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που εμπλέκονται στη γήρανση και τον νευροεκφυλισμό. «Αυτές οι παθήσεις θα μπορούσαν ενδεχομένως να αντιμετωπιστούν ή να προληφθούν διεγείροντας τη μεταφορά αντιοξειδωτικών στα μιτοχόνδρια», είπε ο Birsoy.
Η έρευνα αυτή προσδιόρισε την πρωτεΐνη SLC25A39 ως βασικό και ρυθμιζόμενο συστατικό της εισαγωγής της γλουταθειόνης στα μιτοχόνδρια και τώρα η ερευνητική ομάδα διερευνά εάν η SLC25A39 μπορεί να γίνει φαρμακευτικός στόχος για τον καρκίνο, βοηθώντας στην πρόκληση θανατηφόρου οξειδωτικού στρες στα καρκινικά κύτταρα.
«Στον καρκίνο, θα θέλαμε να αποτρέψουμε την είσοδο αντιοξειδωτικών στα μιτοχόνδρια των καρκινικών κυττάρων και η πρωτεΐνη μεταφορέας μπορεί να είναι ένας τρόπος για να το κάνουμε αυτό», είπε ο Birsoy.
Πηγή: SLC25A39 is necessary for mitochondrial glutathione import in mammalian cells. Nature, 2021; 599 (7883): 136 DOI: 10.1038/s41586-021-04025-w.
