Een team van wetenschappers onder leiding van Rosalind Franklin University Professor David M. Mueller, doctoraat, heeft de structuur van mitochondriaal ATP-synthase opgelost, een enzym dat ATP maakt, adenosine trifosfaat, de belangrijkste energiebron van cellen.

Gezien het belang van ATP-synthase bij het voeden van de cel, het bepalen van de volledige structuur van het enzym is een wetenschappelijke heilige graal geweest, veelbelovend om geheimen over de ATP-machine te onthullen die zouden kunnen leiden tot identificatie van therapeutische doelen en een beter begrip van metabole ziekten en andere cellulaire pathologieën.

"Om te begrijpen hoe het enzym echt werkt, is kennis nodig van zijn driedimensionale moleculaire structuur op atomair niveau, " zei dr. Mueller, hoofdonderzoeker voor de studie die cryo-elektronenmicroscopie (cryo-EM) gebruikte om het enzym te onthullen met een bijna atomaire resolutie.

De eerste volledige structuur van ATP-synthase levert bewijs voor het mechanisme waarmee het medicijn oligomycine het enzym remt en hoe ziekteverwekkende mutaties de functie van het molecuul verstoren. Het oplossen van de structuur overwint een barrière voor het begrijpen van de waarschijnlijke bredere functie ervan in ziekte- en medicijnmechanismen.

De studie, gepubliceerd door het tijdschrift Wetenschap via eerste release op 12 april, maakt de weg vrij voor het bepalen van de structuren van andere functionele toestanden van het ATP-synthase, die al tientallen jaren het onderwerp is van structurele studies in laboratoria over de hele wereld.

Dr. Müller, een onderzoeker in het Centrum voor Genetische Ziekte van de universiteit, nam een ​​andere aanpak in samenwerking met wetenschappers van de National Institutes of Health en een team van Harvard University. Ze gebruikten cryo-EM-analyse om de gemanipuleerde ATP-synthase te ontcijferen, die werd gesynthetiseerd in gist en gereconstitueerd in nanodiscs om structurele analyse mogelijk te maken. Hoewel cryo-EM niet nieuw is, technologische vooruitgang heeft het mogelijk gemaakt om de structuur op te lossen met een bijna atomaire resolutie.

"Deze studie illustreert hoe een gecoördineerde inspanning van wetenschappers een belangrijk doel kan bereiken, "Zei Dr. Mueller. "Niemand van ons keek naar dit project vanuit ons eigen specifieke gezichtspunt. We waren gefocust op het doel zelf. Door samenwerking hebben we een probleem opgelost dat individueel, wij konden het niet."