Een veel voorkomende zwavelmetaboliet met antioxiderende werking lijkt te worden gevormd met behulp van een enzym dat wordt aangetroffen in mitochondriën, het benadrukken van een potentieel onderzoeksgebied voor toekomstige behandelingen van verschillende ziekten.

Onderzoekers hebben nieuw inzicht gekregen in de vorming van een groep verbindingen die in bijna alle organismen voorkomt, waarvan naar verluidt is aangetoond dat het een krachtige antioxidant is die cellen beschermt tegen schade door vrije radicalen. Ze ontdekten dat deze verbindingen ook essentieel waren bij het ondersteunen van het mitochondriale energiemetabolisme, die bekend staat als zwavelademhaling, en identificeerde het voor het eerst bij mensen en andere zoogdieren.

de verbindingen, zoals cysteïne hydropersulfide (CysSSH) en andere persulfiden, zijn op grote schaal aanwezig in de cellen van de meeste organismen, van eencellige tot mens, en zelfs in de natuurlijke omgeving en voedingsmiddelen. Er wordt aangenomen dat ze werken als een antioxidant die cellen beschermt tegen schadelijke vrije radicalen, die bijproducten zijn van normale celactiviteit of verontreinigende stoffen, en kan verschillende ziekten veroorzaken, zoals kanker. Echter, hoe deze reactieve zwavelmoleculen worden gevormd, of welke rol ze precies spelen binnen deze cellen, niet goed begrepen.

Een team van onderzoekers van de Tohoku University, werken met collega's in Japan, Hongarije, het Verenigd Koninkrijk, en de Verenigde Staten, gehuisvest op één pad voor de vorming van CysSSH in cellen, hun bevindingen publiceren in Natuurcommunicatie . Ze ontdekten dat het aminozuur L-cysteïne fungeerde als startbouwsteen voor de synthese van CysSSH, door een reactie die wordt gekatalyseerd door cysteïnyl-tRNA-synthetasen (CARS's), een familie van enzymen die in de meeste zoogdiercellen aanwezig is.

Er zijn twee verschillende soorten CARS-enzymen:de ene is aanwezig in het cytoplasma van de cellen en de andere in de mitochondriën. De onderzoekers inactiveerden genen die de enzymvarianten produceren bij zowel muizen als mensen. Ze ontdekten dat het enzym in de mitochondriën verantwoordelijk is voor de productie van de meerderheid van CysSSH en andere persulfiden.

Nadat het enzym in de mitochondriën is geproduceerd, het reist naar buiten naar het cytoplasma van de cel waar het de reactie katalyseert die CysSSH produceert, vonden de onderzoekers. Het enzym in de mitochondriën is ook verantwoordelijk voor het produceren van energie en het onderhouden van mitochondriën, die vaak de krachtpatser van de cellen wordt genoemd.

Door de dubbele rollen die CARS spelen te identificeren, de onderzoekers onthulden hun belang in de verdediging van antioxidanten en de productie van energie. Ze zorgen voor een pad in de cellen dat de zwavelademhaling ondersteunt zonder dat er zuurstof nodig is. Dit zou mogelijk de weg kunnen banen voor onderzoek naar hoe de enzymen kunnen helpen bij de behandeling van ziekten die het gevolg zijn van een toename van oxidanten of door disfunctie van mitochondriën, zoals suikerziekte, chronische obstructieve longziekte (COPD), atherosclerose, en hart- en vaatziekten. Dit kan het leven verlengen en de kwaliteit van leven verhogen en kan zelfs nieuwe locaties bieden voor de diagnose van kanker, preventie en behandeling.