Verbranding is vaak een snel proces, zoals bij brand. Hoe kunnen cellen het verbrandingsproces zo goed beheersen? De vraag heeft onderzoekers lang in verwarring gebracht. Met behulp van bacteriën uit warmwaterbronnen, onderzoekers van de Universiteit van Stockholm hebben nu het antwoord.

Wanneer cellen vet verbranden, suiker of eiwit met dezelfde hoeveelheid energie, ze verdwijnen niet in vuur en rook, maar gebruik de energie om spieren te activeren. Hoe regelt het lichaam het verbrandingsproces zo goed? Onderzoekers van de Universiteit van Stockholm zijn er eindelijk in geslaagd het proces te volgen en het mechanisme bloot te leggen.

"We hebben laten zien hoe zuurstof wordt verbrand nadat het door bloed naar onze cellen is getransporteerd. We hebben ook laten zien hoe de verbranding van zuurstof energie levert, bijvoorbeeld, voor spiercontractie of om elektriciteit op te wekken in onze zenuwcellen, " zegt Peter Brzezinski, hoogleraar bij de vakgroep Biochemie en Biofysica, Universiteit van Stockholm.

De verbranding van zuurstof in onze cellen vindt plaats in de zogenaamde ademhalingsketen, die het proces zorgvuldig controleert. elektronen, die afkomstig zijn van de spijsvertering, worden overgedragen aan de zuurstof die we inademen. De zuurstofmoleculen binden aan een enzym in onze mitochondriën, de cellulaire energiecentrale. Echter, de gebonden zuurstof wordt niet onmiddellijk verbrand om water te vormen, als bij een ongecontroleerde brand, maar wordt geleidelijk omgezet in water in een zorgvuldig gecontroleerd proces. Tot nu toe, we hadden alleen een zeer basale kennis over het mechanisme van dit proces, omdat de reactie te snel is om te worden bestudeerd met behulp van beschikbare technieken. Een mogelijkheid zou zijn om de reacties bij lage temperaturen te volgen, bij ongeveer -50 graden Celsius, waar ze voldoende traag zouden zijn. Echter, dit is praktisch niet mogelijk.

In dit project, onderzoekers Federica Poiana en Christoph von Ballmoos bestudeerden zuurstofverbranding in een bacterie die leeft in warmwaterbronnen - ze gedijen in bijna kokend water. Toen de onderzoeksgroep hun studies uitvoerde bij 10 graden, de bacteriën vonden het extreem koud - vergelijkbaar met menselijke mitochondriën die worden blootgesteld aan -40 graden. De reacties waren voldoende traag om studies met beschikbare instrumenten mogelijk te maken. Door hun experimentele studies te combineren met theoretische berekeningen, de onderzoekers konden hun waarnemingen vertalen naar de equivalente processen in menselijke cellen.

"Naast gewoon nieuwsgierig zijn en willen leren hoe het proces werkt, onze studies zijn ook gemotiveerd door te proberen mitochondriale ziekten te begrijpen die worden veroorzaakt door een storing in de verbranding van zuurstof, ", zegt Peter Brzezinski.