НОВЫЕ ДАННЫЕ О ПЕРЕДАЧЕ ЭНЕРГИИ МЕЖДУ КЛЕТКАМИ.

Последние открытия в области передачи электронов между белками опровергают доступные до настоящего времени данные о клеточном метаболизме.

Ученые University of Seville (Испания) совместно с University of Barcelona, Instituto de Bioingeniería de Cataluña описали новый метод передачи электронов между белками. Данный процесс, который включает генерацию энергии в клетках животных и растений, позволит лучше понять «поведение» белков в клетках и энергетическую дисфункцию, вызывающую заболевания.

Выработка энергии внутри живых клеток является основой корректной метаболической функции. Для этого существуют специализированные органеллы, хлоропласты в клетках растений и митохондрии в животных клетках (в них растения преобразуют энергию солнца в полезную химическую энергию — процесс, известный как фотосинтез, животные сжигают пищу и кислород воздуха, чтобы использовать энергию, выделяемую при дыхании). Процесс выработки энергии включает передачу электронов между специализированными белками, для чего необходимо иметь между ними физический контакт. Долгое время это было основной догмой в биологии при изучении метаболической энергии. Однако результаты исследования испанских ученых, представленные в январе 2019 года в Nature Communications, показали, что белки в водном растворе могут передавать электроны на большие расстояния, не требуя прямого контакта между ними, что противоречит экспериментальным данным, которые были доступны ранее.

Любой живой организм находится в постоянной связи с окружающей средой, непрерывно обмениваясь с ней веществом. В этом процессе можно выделить три этапа:

• поступление веществ;
• метаболизм;
• выделение конечных продуктов.

Внутриклеточный метаболизм, в свою очередь, включает в себя два типа реакций: катаболизм и анаболизм. Катаболизм — это процесс расщепления и окисления органических молекул, приводящий к образованию тепла и энергетических молекул АТФ. Именно за счет постоянного производства—расщепления последних съеденные нами калории направляются «по адресу»: гидролиз двух высокоэнергетических (макроэргических) связей в молекулах АТФ обеспечивает энергией всевозможные синтетические и транспортные процессы в клетках. На первом этапе катаболизма под воздействием пищеварительных ферментов сложные органические соединения (белки, полисахариды, жиры) распадаются на более простые — аминокислоты, моносахариды, жирные кислоты и глицерин, — которые клетка использует для реакций анаболизма (пластического обмена) и получения энергии.

Авторы нового исследования отмечают, что полученные ими результаты позволяют объяснить не только высокую скорость передачи электронов, но и высокие показатели замещения и эффективности между белками в хлоропластах и митохондриях. Открытие также позволяет лучше понять механизмы, которые контролируют выработку энергии в биологических объектах, и, следовательно, молекулярную основу энергетической дисфункции, которая вызывает заболевания.

Нейродегенеративные и онкологические болезни — самые распространенные патологии после болезней сердца и сосудов. Как показывают исследования, эти патологии тесным образом связаны с энергетическим обменом и митохондриальной дисфункцией. Детальное и масштабное изучение изменений клеточного метаболизма при развитии этих патологий способствует разработке более совершенных диагностических инструментов, позволяющих обнаруживать заболевание на самой ранней его стадии.

О взаимодействии нервной и иммунной систем, а также о том, как клетки нервной системы могут затормозить воспаление читайте на нашем сайте.

Источник: Nature Communications, Long distance electron transfer through the aqueous solution between redox partner proteins

ScienceDaily, A new way to transfer energy between cells