Un aminoacid alimentar comun ar putea fi cheia pentru a stimula centralele electrice celulare ale corpului și a remodela viitoarele tratamente pentru boli metabolice și cancer.
Mitocondriile sunt adesea numite centralele electrice ale celulei, deoarece generează energia de care corpul are nevoie pentru a funcționa. Aceste structuri minuscule își ajustează constant activitatea în funcție de câtă energie au nevoie celulele. Oamenii de știință știu de mult timp că nutrienții influențează acest proces, dar modul exact în care celulele simt și răspund la acești nutrienți a rămas neclar.
Acum, cercetătorii de la Universitatea din Köln au descoperit un nou mecanism care arată cum aminoacidul leucină poate îmbunătăți performanța mitocondrială. Descoperirile lor dezvăluie că leucina ajută la conservarea proteinelor critice implicate în producția de energie, permițând celulelor să genereze energie mai eficient.
Studiul, condus de profesorul Dr. Thorsten Hoppe de la Institutul de Genetică și Clusterul de Excelență CECAD privind Cercetarea Îmbătrânirii, a fost publicat în Nature Cell Biology sub titlul "Leucine inhibits degradation of outer mitochondrial membrane proteins to adapt mitochondrial respiration."
**Cum susține leucina centralele electrice ale celulei**
Leucina este un aminoacid esențial, ceea ce înseamnă că organismul nu îl poate produce singur și trebuie să provină din alimente. Se găsește în mod obișnuit în alimente bogate în proteine, inclusiv carne, produse lactate, fasole și linte. Deși leucina este deja cunoscută pentru rolul său în construirea proteinelor, noua cercetare a descoperit o altă funcție importantă.
Echipa a descoperit că leucina previne descompunerea anumitor proteine situate pe suprafața exterioară a mitocondriilor. Aceste proteine ajută la transportul moleculelor metabolice importante în mitocondrii, astfel încât producția de energie să poată continua eficient. Prin protejarea acestor proteine de degradare, leucina permite mitocondriilor să funcționeze la un nivel mai înalt și ajută celulele să facă față cerințelor energetice crescute.
"Am fost încântați să descoperim că starea nutrițională a unei celule, în special nivelul său de leucină, are un impact direct asupra producției de energie", a spus Dr. Qiaochu Li, primul autor al studiului. "Acest mecanism permite celulelor să se adapteze rapid la cerințele energetice crescute în perioadele de abundență a nutrienților."
**Rolul SEL1L în producția de energie**
Cercetătorii au identificat, de asemenea, o proteină cheie numită SEL1L care ajută la reglarea acestui proces. În condiții normale, SEL1L acționează ca parte a sistemului de control al calității celulei, identificând proteinele deteriorate sau îndoite greșit și marcându-le pentru distrugere. Conform studiului, leucina pare să suprime activitatea SEL1L. Drept urmare, mai puține proteine mitocondriale sunt descompuse, ceea ce îmbunătățește eficiența mitocondrială și stimulează producția de energie celulară.
"Modularea nivelurilor de leucină și SEL1L ar putea fi o strategie pentru a stimula producția de energie", a adăugat Li. "Cu toate acestea, este important să se procedeze cu precauție. SEL1L joacă, de asemenea, un rol crucial în prevenirea acumulării de proteine deteriorate, ceea ce este esențial pentru sănătatea celulară pe termen lung."
**Legături potențiale cu cancerul și bolile metabolice**
Pentru a înțelege mai bine impactul mai larg al descoperirii, cercetătorii au studiat efectele metabolismului leucinei la viermele rotund mic Caenorhabditis elegans. Ei au descoperit că problemele cu descompunerea leucinei ar putea deteriora funcția mitocondrială și chiar provoca probleme de fertilitate.
Echipa a examinat, de asemenea, celule umane de cancer pulmonar și a descoperit că unele mutații legate de cancer care afectează metabolismul leucinei păreau să îmbunătățească supraviețuirea celulelor canceroase. Descoperirea sugerează că calea poate juca un rol important în cercetarea viitoare a cancerului și în dezvoltarea terapiei.
În general, studiul oferă noi dovezi că nutrienții fac mult mai mult decât să alimenteze corpul. De asemenea, ei influențează în mod activ modul în care celulele generează și gestionează energia la nivel molecular. Descoperind modul în care leucina reglează activitatea mitocondrială, cercetătorii cred că munca lor ar putea ajuta în cele din urmă la ghidarea noilor tratamente pentru tulburările metabolice, cancer și alte boli legate de producția deficitară de energie.
Cercetarea a fost susținută de Strategia de Excelență a Germaniei prin CECAD, mai multe Centre de Cercetare Colaborative finanțate de Fundația Germană de Cercetare (DFG), Grantul Avansat al Consiliului European de Cercetare "Strategii Celulare de Control al Calității Proteinelor-Degradare" (CellularPQCD) și Fundația Alexander von Humboldt.