Τα μιτοχόνδρια είναι μικροσκοπικές δομές μέσα στα κύτταρα που παράγουν την ενέργεια που απαιτείται για να κινείται, να αναπτύσσεται και να διατηρεί την υγεία του σώματος. Επειδή οι ενεργειακές ανάγκες αλλάζουν συνεχώς, τα μιτοχόνδρια πρέπει επίσης να βελτιώνουν συνεχώς τη δραστηριότητά τους για να συμβαδίζουν. Αυτή η προσαρμοστικότητα εξαρτάται εν μέρει από τα θρεπτικά συστατικά που είναι διαθέσιμα στο κύτταρο. Ωστόσο, μέχρι πρόσφατα, οι επιστήμονες δεν κατανοούσαν πλήρως πώς τα θρεπτικά συστατικά επηρεάζουν αυτή τη διαδικασία ενεργειακής προσαρμογής.
Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Δρ. Thorsten Hoppe στο Ινστιτούτο Γενετικής του Πανεπιστημίου της Κολωνίας και το CECAD Cluster of Excellence on Aging Research έχει πλέον εντοπίσει μια νέα βιολογική οδό που δείχνει ότι το αμινοξύ λευκίνη ενισχύει την απόδοση των μιτοχονδρίων.
Η εργασία τους αποκαλύπτει ότι η λευκίνη σταθεροποιεί σημαντικές μιτοχονδριακές πρωτεΐνες, ενισχύοντας την ικανότητα του οργανιδίου να παράγει ενέργεια. Η μελέτη, με τίτλο «Η λευκίνη αναστέλλει την αποικοδόμηση των πρωτεϊνών της εξωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης για την προσαρμογή της μιτοχονδριακής αναπνοής», δημοσιεύθηκε στο Nature Cell Biology.
Πώς η λευκίνη υποστηρίζει την παραγωγή ενέργειας
Η λευκίνη είναι ένα από τα απαραίτητα αμινοξέα, που σημαίνει ότι πρέπει να λαμβάνεται μέσω της τροφής. Είναι ένα βασικό συστατικό της πρωτεϊνοσύνθεσης και βρίσκεται σε αφθονία σε τροφές πλούσιες σε πρωτεΐνες όπως το κρέας, τα γαλακτοκομικά προϊόντα και τα όσπρια όπως τα φασόλια και οι φακές.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η λευκίνη βοηθά στην προστασία ορισμένων πρωτεϊνών στην εξωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων από τη διάσπασή τους. Αυτές οι πρωτεΐνες είναι ζωτικής σημασίας επειδή μεταφέρουν άλλα μεταβολικά μόρια στα μιτοχόνδρια για να παράγουν ενέργεια. Διατηρώντας τα, η λευκίνη επιτρέπει στα μιτοχόνδρια να λειτουργούν πιο αποτελεσματικά, με αποτέλεσμα την υψηλότερη παραγωγή ενέργειας μέσα στο κύτταρο.
«Είμαστε ενθουσιασμένοι που ανακαλύψαμε ότι η θρεπτική κατάσταση ενός κυττάρου, ειδικά τα επίπεδα λευκίνης του, επηρεάζει άμεσα την παραγωγή ενέργειας», δήλωσε ο Δρ. Qiaochu Li, πρώτος συγγραφέας της μελέτης. «Αυτός ο μηχανισμός επιτρέπει στα κύτταρα να προσαρμόζονται γρήγορα στις αυξημένες ενεργειακές απαιτήσεις κατά τη διάρκεια περιόδων αφθονίας θρεπτικών συστατικών».
Η μελέτη αποκάλυψε επίσης ότι μια πρωτεΐνη που ονομάζεται SEL1L παίζει σημαντικό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία. Η SEL1L είναι μέρος του συστήματος ελέγχου ποιότητας του κυττάρου που εντοπίζει και αφαιρεί ελαττωματικές ή λανθασμένα διπλωμένες πρωτεΐνες.
Η λευκίνη φαίνεται να μειώνει τη δραστηριότητα της SEL1L, η οποία μειώνει τη διάσπαση των μιτοχονδριακών πρωτεϊνών και βελτιώνει την απόδοση των μιτοχονδρίων. «Η ρύθμιση των επιπέδων λευκίνης και SEL1L θα μπορούσε να αποτελέσει μια στρατηγική για την ενίσχυση της παραγωγής ενέργειας», δήλωσε ο Li. «Ωστόσο, είναι σημαντικό να προχωρήσουμε με προσοχή. Η SEL1L παίζει επίσης κρίσιμο ρόλο στην πρόληψη της συσσώρευσης κατεστραμμένων πρωτεϊνών, η οποία είναι απαραίτητη για τη μακροπρόθεσμη κυτταρική υγεία».
Ευρύτερες επιπτώσεις για την υγεία και τις ασθένειες
Για να διερευνήσουν τον ευρύτερο αντίκτυπο των ευρημάτων τους, οι ερευνητές μελέτησαν τη διαδικασία στον οργανισμό-μοντέλο Caenorhabditis elegans. Ανακάλυψαν ότι τα προβλήματα στον μεταβολισμό της λευκίνης μπορούν να βλάψουν τη μιτοχονδριακή λειτουργία και ακόμη και να προκαλέσουν προβλήματα γονιμότητας.
Όταν η ερευνητική ομάδα εξέτασε ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα του πνεύμονα, διαπίστωσε ότι ορισμένες μεταλλάξεις που επηρεάζουν τον μεταβολισμό της λευκίνης βοηθούν στην πραγματικότητα τα καρκινικά κύτταρα να επιβιώσουν, αναδεικνύοντας έναν σημαντικό παράγοντα για μελλοντικές στρατηγικές θεραπείας του καρκίνου.
Αυτές οι ανακαλύψεις δείχνουν ότι τα θρεπτικά συστατικά που καταναλώνουμε κάνουν περισσότερα από το να τροφοδοτούν απλώς το σώμα -επηρεάζουν ενεργά τον τρόπο με τον οποίο παράγεται η ενέργεια μέσα στα κύτταρα.
Αποκαλύπτοντας πώς η λευκίνη επηρεάζει τον μιτοχονδριακό μεταβολισμό, η μελέτη υποδεικνύει πιθανούς νέους θεραπευτικούς στόχους για παθήσεις που συνδέονται με μειωμένη παραγωγή ενέργειας, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου και των μεταβολικών διαταραχών.
