Naukowcy rzucili nieco światła na strukturę kluczowego enzymu metabolicznego
Enzym transhydrogenazy, znany również jako enzym transhydrogenazy nukleotydu nikotynoamidowego, odgrywa kluczową rolę w regulacji procesów metabolicznych u zwierząt i ludzi. Jest to część procesu istotnego dla utrzymania zdrowych komórek, który kojarzony jest z takimi z chorobami jak cukrzyca czy rak. Przy wsparciu współfinansowanego ze środków UE projektu ISTScholar naukowcy zobrazowali i przeanalizowali strukturę atomową tego enzymu. Wyniki ich badań ukazały się w czasopiśmie „Nature”. Badania te postrzegane są jako ważny krok w kierunku opracowania nowatorskich sposobów leczenia zaburzeń metabolicznych, w tym zespołu metabolicznego i niektórych nowotworów. W komunikacie prasowym na portalu naukowym EurekAlert! wyjaśniono rolę, jaką enzym transhydrogenazy nukleotydu nikotynoamidowego odgrywa w pompowaniu protonów przez błonę mitochondrialną. Mitochondria to organelle znajdujące się w większości komórek organizmu, działające jak ich elektrownie. „Enzym transhydrogenazy nukleotydu nikotynoamidowego znajduje się w błonie mitochondrialnej i wykorzystuje elektrochemiczny gradient protonowy generowany przez oddychanie komórkowe, aby dostarczać mitochondriom odpowiednią ilość koenzymu o nazwie fosforan dinukleotydu nikotynamidoadeninowego, ważnego prekursora metabolicznego. Prawidłowe funkcjonowanie enzymu transhydrogenazy nukleotydu nikotynoamidowego ma kluczowe znaczenie dla regulacji metabolicznej u wszystkich zwierząt, w tym ludzi”. Jak napisano w artykule, „Niedobór enzymu transhydrogenazy nukleotydu nikotynoamidowego powoduje rodzinny niedobór glikokortykoidów u ludzi i zaburzenia metaboliczne u myszy, podobne do tych obserwowanych w przypadku cukrzycy typu 2”. Aby lepiej zrozumieć proces, który obejmuje „skoordynowany transfer protonów przez błonę i syntezę fosforanu dinukleotydu nikotynamidoadeninowego”, naukowcy szczegółowo przeanalizowali strukturę atomową enzymu transhydrogenazy nukleotydu nikotynoamidowego, wykorzystując intensywne przetwarzanie obrazów przy użyciu mikroskopii krioelektronowej. W komunikacie prasowym napisano, że udało się to osiągnąć „w skali, która pozwoliła zidentyfikować zasady strukturalne bramkowania kanałów enzymu, a tym samym lepiej zrozumieć jego funkcjonowanie (i nieprawidłowe działanie)”.
Nowa technologia
Cytowany w komunikacie prasowym pierwszy autor badania, Domen Kampjut, wyjaśnia ten proces: „Enzym transhydrogenazy nukleotydu nikotynoamidowego był badany przez kilka dziesięcioleci, ale klasyczne metody obrazowania, takie jak krystalografia rentgenowska, nie pozwalały szczegółowo przyjrzeć się jego strukturze, ponieważ jest ona bardzo dynamiczna. Ponadto białka błonowe, takie jak enzym transhydrogenazy nukleotydu nikotynoamidowego, stanowią szczególne wyzwanie dla badaczy, ponieważ są delikatne i trudne do oczyszczenia w dużych ilościach potrzebnych do krystalografii. W związku tym tylko dzięki mikroskopii krioelektronowej mogliśmy w końcu wyraźnie zobaczyć, jak działa transfer protonów, a następnie znaleźć brakujący element układanki, żeby zrozumieć, co zrobić, jeśli nie działa”. W ramach realizowanego aktualnie projektu ISTScholar (International IST Doctoral Program), który zapewnił fundusze na badania enzymu transhydrogenazy nukleotydu nikotynoamidowego, organizowane są studia doktoranckie z biologii, neuronauki, informatyki, matematyki, fizyki i powiązanych dziedzin interdyscyplinarnych. Projekt koordynowany jest przez Institute of Science and Technology Austria, anglojęzyczny instytut badawczy oferujący interdyscyplinarny program studiów doktoranckich, który koncentruje się na podstawowych badaniach w zakresie nauk przyrodniczych i matematycznych. Więcej informacji: strona projektu ISTScholar
Kraje
Austria