Sdílet
13. prosince 2023
Mitochondrie jsou buněčné elektrárny, které vyrábějí energii pro metabolické procesy. Pro fungování mitochondrií jsou významné molekuly zvané fosfolipidy, které jsou do nich dodávány z jiných částí buňky. Jak přesně se ale fosfolipidy dostávají do mitochondrií bylo dlouho záhadou, neboť v mitochondriích nebyly nalezeny žádné k tomuto účelu určené transportní proteiny neboli bílkoviny. Vědci z výzkumného ústavu CEITEC a zahraničí však nyní s pomocí počítačových simulací a experimentů identitu záhadného transportéru odkryli a popsali jeho fungování. Odhalení této transportní brány nám umožňuje lépe poznat, jak proteiny v lidském těle fungují, což může mít význam pro navrhování nových léčivých látek nebo vytváření proteinů s novými vlastnostmi.
Mitochondrie jsou organely uvnitř buněk, jejichž hlavní funkcí je výroba energie pro organizmus. Jsou obaleny dvěma membránami, které nejenže mitochondrii oddělují od zbytku buňky, ale také na nich probíhají metabolické procesy. Tyto membrány jsou tvořeny fosfolipidy a jejich složení je pro mitochondrie charakteristické. Fosfolipidy jsou produkovány endoplazmatickým retikulem – jinou specializovanou částí buňky, jejíž blízkost mitochondriím umožňuje jejich vzájemnou komunikaci a výměnu látek. Dodané fosfolipidy se však z povrchu mitochondrie musejí dostat dovnitř, což je pro ně obtížné a dosud nebylo popsáno, jak k tomu dochází.
V jiných částech buňky byly objeveny proteiny, takzvané scramblasy, které transport fosfolipidů skrz membránu zajišťují. Žádná taková scramblasa však dosud nebyla zachycena v mitochondriích. Mezinárodní tým vědců, jehož součástí byli i biofyzici Robert Vácha a Ladislav Bartoš z CEITEC Masarykovy univerzity, nyní objevil, že funkci scramblasy má i mitochondriální protein VDAC. Kombinací různých metod vědci prokázali, že k transportu lipidů dochází, když je více proteinů VDAC přiloženo k sobě a že proteiny VDAC, kterých je v mitochondriích mnoho, představují hlavní bránu pro pohyb fosfolipidů do mitochondrií.
„Díky počítačovým simulacím jsme ukázali, že při vhodném kontaktu proteinů VDAC dochází k lokálnímu ztenčení mitochondriální membrány, což umožní průchod fosfolipidů z jedné strany membrány na druhou,“ vysvětluje autor simulací Ladislav Bartoš z výzkumné skupiny Roberta Váchy. „Simulace nám navíc umožnily sledovat průchod jednotlivých fosfolipidů a celý proces kvantifikovat,“ dodává Robert Vácha. Zatímco dříve popsané scramblasy mají strukturu tvořenou šroubovicovými segmenty, protein VDAC je tvořen listy poskládanými do tvaru soudku. Jedná se tak o prvního zástupce soudkových scramblas dokazující, že proteiny se schopností transportovat lipidy mohou mít různou strukturu.
Objev tohoto principu, který odstartoval výzkumem na Weill Cornell Medical College v USA, může být důležitý pro navazující vědecká bádání. Potlačení nebo omezení činnosti proteinu VDAC může mít významný vliv na procesy spojené s metabolismem a regulací buněčného prostředí. Obecně je manipulace s funkcemi proteinů zásadní pro pochopení biologie a vývoj terapeutických a technologických aplikací. Změny funkce proteinů totiž mohou vést k vývoji léčiv, která cílené ovlivňují biologické procesy a mohou být klíčem k léčbě některých onemocnění nebo infekcí.
Výzkum byl publikován v časopise Nature Communications 8. 12. 2023.
Spolupráce na výzkumu byla na straně CEITEC Masarykovy univerzity hrazena z grantu Evropské výzkumné rady (ERC) a Národního institutu virologie a bakteriologie (NIVB).
Autor/ka
Odborný kontakt
