Επαναστατική νέα άποψη για το πώς τα ζωντανά κύτταρα κάνουν ενέργεια
Μια ομάδα επιστημόνων στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley, έχει ανακαλύψει έναν νέο τρόπο που τα ζωντανά κύτταρα κάνουν ενέργεια. Το εύρημα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, αμφισβητεί τη μακρόχρονη πεποίθηση ότι τα κύτταρα παράγουν μόνο ενέργεια μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται οξειδωτική φωσφορυλίωση.
Η οξειδωτική φωσφορυλίωση είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει τη μεταφορά ηλεκτρονίων από μόρια τροφίμων σε οξυγόνο. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί μεγάλη ποσότητα ενέργειας, αλλά παράγει επίσης επιβλαβείς ελεύθερες ρίζες.
Η νέα μελέτη διαπίστωσε ότι τα κύτταρα μπορούν επίσης να παράγουν ενέργεια μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος. Αυτή η διαδικασία είναι πολύ απλούστερη από την οξειδωτική φωσφορυλίωση και δεν παράγει ελεύθερες ρίζες.
Η φωσφορυλίωση του υποστρώματος περιλαμβάνει τη μεταφορά μιας φωσφορικής ομάδας από το ένα μόριο σε άλλο. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί μια μικρή ποσότητα ενέργειας, αλλά είναι πολύ πιο αποτελεσματική από την οξειδωτική φωσφορυλίωση.
Η ανακάλυψη της φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος έχει σημαντικές επιπτώσεις για την κατανόησή μας για το πώς λειτουργούν τα κύτταρα. Υποδηλώνει ότι τα κύτταρα μπορεί να είναι σε θέση να παράγουν ενέργεια πιο αποτελεσματικά και με λιγότερη βλάβη στο DNA και άλλα κυτταρικά συστατικά.
Αυτό το εύρημα θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες θεραπείες για ασθένειες που προκαλούνται από οξειδωτικές βλάβες, όπως ο καρκίνος και οι νευροεκφυλιστικές διαταραχές.
Πώς λειτουργεί η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος
Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος είναι μια απλή διαδικασία που περιλαμβάνει τη μεταφορά μιας φωσφορικής ομάδας από το ένα μόριο στο άλλο. Αυτή η διαδικασία καταλύεται από ένζυμα που ονομάζονται κινάσες.
Η ομάδα φωσφορικών μεταφέρεται από ένα μόριο ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη) σε ένα μόριο ADP (διφωσφορική αδενοσίνη). Αυτή η αντίδραση παράγει ένα μόριο ΑΜΡ (μονοφωσφορική αδενοσίνη) και ένα μόριο PPI (πυροφωσφορικό).
Το μόριο AMP μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία άλλων κυτταρικών διεργασιών, ενώ το μόριο PPI χωρίζεται σε δύο μόρια του ΑΤΡ.
Η σημασία της φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος
Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος είναι μια σημαντική διαδικασία για τα κύτταρα επειδή τους επιτρέπει να παράγουν ενέργεια γρήγορα και αποτελεσματικά. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται από τα κύτταρα για τη δημιουργία ενέργειας για μια ποικιλία δραστηριοτήτων, όπως:
* Κίνηση κυττάρων
* Σύνθεση πρωτεΐνης
* Αντιγραφή DNA
* Μεταφορά μεμβράνης
Η φωσφορυλίωση σε επίπεδο υποστρώματος είναι επίσης σημαντική για τα κύτταρα επειδή δεν παράγει επιβλαβείς ελεύθερες ρίζες. Οι ελεύθερες ρίζες είναι εξαιρετικά αντιδραστικά μόρια που μπορούν να βλάψουν το DNA και άλλα κυτταρικά συστατικά.
Η ανακάλυψη φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος
Η ανακάλυψη της φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος έγινε από μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Δρ Jennifer Doudna, καθηγητή μοριακής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Berkeley.
Ο Δρ Doudna και η ομάδα της μελετούσαν τη δομή των μορίων RNA όταν ανακάλυψαν ένα νέο ένζυμο που καταλύει τη μεταφορά μιας φωσφορικής ομάδας από ATP σε ADP. Αυτό το ένζυμο ονομάστηκε "κινάση σε επίπεδο υποστρώματος".
Η ανακάλυψη της κινάσης σε επίπεδο υποστρώματος οδήγησε στην συνειδητοποίηση ότι τα κύτταρα μπορούν να παράγουν ενέργεια μέσω μιας διαδικασίας διαφορετική από την οξειδωτική φωσφορυλίωση. Αυτό το εύρημα έχει σημαντικές επιπτώσεις για την κατανόησή μας για το πώς λειτουργούν τα κύτταρα και θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέες θεραπείες για ασθένειες που προκαλούνται από οξειδωτικές βλάβες.
