Wetenschappers van de Duke-NUS Medical School hebben nieuwe moleculaire details ontdekt over hoe cellen ervoor zorgen dat hun energievoorziening wordt aangepast aan de energievraag. Hun studie, uitgevoerd in samenwerking met onderzoekers van de Universiteit van Melbourne in Australië en Duke University in Durham, North Carolina, VS, benadrukt de cruciale rol die micro-eiwitten spelen bij het samenstellen van grotere eiwitcomplexen in energieopwekkende celcomponenten die bekend staan ​​als mitochondriën. Hun resultaten worden gepubliceerd in Cell Reports .

Problemen met mitochondriën liggen ten grondslag aan een breed scala aan ziekten, waaronder veelvoorkomende aandoeningen zoals hartfalen, obesitas, diabetes en kanker.

"Ons doel op lange termijn is om te leren hoe we de micro-eiwitten die we onderzoeken kunnen manipuleren om mitochondriale disfunctie bij patiënten te bestrijden", zegt senior auteur assistent-professor Lena Ho, van het programma Cardiovascular &Metabolic Disorders (CVMD) van Duke-NUS. "De meer directe betekenis van het onderzoek is om nieuwe details te onthullen over hoe mitochondriën functioneren en in alle cellen worden onderhouden. Het werk zou een belangrijk nieuw niveau van begrip kunnen toevoegen aan dit centrale aspect van celbiologie."

Mitochondriën worden begrensd door een dubbel membraan. Het binnenste van de twee membranen herbergt een reeks eiwitten die elektronen overdragen langs de zogenaamde elektronentransportketen. Dit elektronentransport is een cruciaal onderdeel van de processen die chemische energie uit voedingsstoffen halen en deze uiteindelijk opslaan in energierijke moleculen van adenosinetrifosfaat (ATP).

Het nieuwe inzicht van het Duke-NUS-team onthult dat kleine micro-eiwitten (ook wel peptiden genoemd) een voorheen niet-herkende rol spelen bij het vormen van de elektronentransportketen. Specifiek lijken ze samen te werken om de assemblage van een van de centrale eiwitten van de keten, Complex III genaamd, te helpen en te beheersen. Door deze rol kunnen de micro-eiwitten deelnemen aan het reguleren van de niveaus van eiwitten in de elektronentransportketen, en dus de energievoorziening, als reactie op veranderingen in de energievraag.

"Microproteïnen hebben biologen uit verschillende vakgebieden lange tijd gefascineerd maar ook verbijsterd", zegt Liang Chao, co-eerste auteur van de studie, die een Ph.D. kandidaat bij Duke-NUS. "Onze studie geeft een voorbeeld van wat ze kunnen doen en hoe ze deelnemen aan het beheersen van het energiemetabolisme tot op het diepste niveau van moleculair detail."

"Mitochondriën zijn de batterijen en fabrieken van onze cellen, die niet alleen energie produceren, maar ook veel van de bouwstenen die cellen nodig hebben om zich te vermenigvuldigen en in leven te blijven", zegt Dr. Shan Zhang, voormalig onderzoeksmedewerker bij Asst Prof Ho's Endogene Peptides Lab, onder Duke-NUS' CVMD-programma, en nu een assistent-professor aan de Zhejiang University, China. "We zien duidelijk dat het moduleren van de niveaus van deze micro-eiwitten kan leiden tot of bescherming biedt tegen mitochondriale disfunctie, een kenmerk dat ten grondslag ligt aan bijna alle soorten veel voorkomende ziekten."

Het team is nu van plan om verder te gaan met deze eerste bevindingen op cellulair niveau om de rol en het belang van de micro-eiwitten in preklinische modellen en uiteindelijk bij mensen vollediger te onderzoeken.

"Deze volgende fasen zullen ons hopelijk leiden naar het leren hoe we de micro-eiwitactiviteit kunnen richten op de behandeling van mitochondriale ziekten", concludeerde Asst Prof Ho.

"Innovaties op het gebied van gezondheidszorg en ziektepreventie profiteren van de vooruitgang in kennis die mogelijk is gemaakt door fundamenteel wetenschappelijk onderzoek, zoals dit onderzoek door universitair docent Ho en haar team", zegt professor Patrick Casey, senior vice-decaan onderzoek bij Duke-NUS. "Ik kijk er naar uit om te zien waar het onderzoek ons ​​vervolgens naartoe leidt." + Verder verkennen

Wetenschappers ontwikkelen nieuwe techniek om het verborgen genoom te onthullen