Veze s kalcijem: Osnovni put za održavanje zaliha goriva u stanicama
Veze s kalcijem: Osnovni put za održavanje zaliha goriva u stanicama
Anonim

Istraživači s Medicinskog fakulteta Sveučilišta Pennsylvania opisali su dosad nepoznati biološki mehanizam u stanicama koji ih sprječava da se kanibaliziraju za gorivo. Mehanizam uključuje gorivo koje stanice koriste u normalnim uvjetima i oslanja se na kontinuirani prijenos kalcija između dvije stanične komponente putem ionskog kanala. Bez ovog prijenosa, stanice se počinju trošiti kako bi dobile dovoljno energije.

“Promijenjeni metabolizam obilježje je mnogih bolesti, kao i starenja,” kaže stariji autor J. Kevin Foskett, dr. sc., profesor fiziologije. "Definicija ovog osnovnog mehanizma za regulaciju stanične energije imat će implikacije za širok raspon fizioloških procesa i bolesti." Istraživači opisuju svoje nalaze u naslovnom članku u najnovijem broju Cella.

Većina zdravih stanica u tijelu oslanja se na komplicirani proces zvan oksidativna fosforilacija za proizvodnju goriva ATP. Znanje o tome kako ATP proizvode stanični mitohondriji, skladište energije, važno je za razumijevanje normalnog staničnog metabolizma, što će pružiti uvid u abnormalni metabolizam stanice, kao u slučaju raka.

Foskett i suradnici otkrili su da je temeljni kontrolni sustav koji regulira ATP kontinuirano prebacivanje kalcija u mitohondrije iz druge stanične komponente zvane endoplazmatski retikulum.

Endoplazmatski retikulum je glavni rezervoar kalcija u stanicama. Pohranjeni kalcij se oslobađa u susjedne mitohondrije kroz kalcijev ionski kanal koji se naziva IP3 receptor. Istraživači su otkrili da se to oslobađanje kalcija događa na niskoj razini cijelo vrijeme.

Kada su istraživači ometali oslobađanje kalcija pomoću genetskih ili farmakoloških metoda, mitohondriji nisu bili u stanju proizvesti dovoljno ATP-a da zadovolje potrebe stanice. To ukazuje da se mitohondriji oslanjaju na tekući prijenos kalcija kako bi stvorili dovoljno ATP-a za podržavanje normalnog staničnog metabolizma.

U nedostatku ovog prijenosa, mitohondriji ne uspijevaju proizvesti dovoljno ATP-a, što pokreće ekstremni proces preživljavanja stanica koji se naziva autofagija ili samo-jedenje.

“Otkrili smo da ova samopotrošnja kao odgovor na nedostatak prijenosa kalcija djeluje u mnogim vrstama stanica, uključujući hepatocite iz jetre, vaskularne glatke mišićne stanice i različite kultivirane stanične linije”, kaže Foskett.

Autofagija je važna za čišćenje agregiranih proteina iz stanica, na primjer kod neurodegenerativnih bolesti, a igra ulogu u raku i hipertenziji. IP3 receptor igra važnu ulogu u regulaciji programirane stanične smrti, procesa koji je poremećen kod mnogih karcinoma i neurodegenerativnih bolesti, uključujući Alzheimerovu i Huntingtonovu bolest. Oslobađanje kalcija iz IP3 receptora može biti u središtu neurodegeneracije, raka i pokvarene uloge staničnog metabolizma u ovim širokim klasama bolesti.

Ovo istraživanje financirali su Nacionalni institut za opće medicinske znanosti, Nacionalni institut za srce, pluća i krv te Nacionalni institut za dijabetes i probavne i bubrežne bolesti.

Popularno po temi