Huntington. Parkinson. Spierdystrofie. Lou Gehrigs. Deze ziekten hebben een gemeenschappelijke oorzaak die de patiënten op verwoestende wijze van hun energie berooft, spier controle, en in het geval van Huntington, hun gezond verstand. Maar nu, een groep onderzoekers van UConn beschrijft hoe een mogelijke therapie zou kunnen werken.

Wat al die angstaanjagende ziekten gemeen hebben, zijn disfunctionele mitochondriën. Mitochondriën zijn de kleine energiecentrales van het lichaam. Deze minuscule, staafvormige structuren in onze cellen nemen zuurstof en voedingsstoffen op en stoten ATP uit, de brandstof van het lichaam (ATP is voor cellen wat benzine is voor auto's.) Als mitochondriën niet zo goed werken, de disfunctie kan vreemde en vreselijke symptomen veroorzaken die bijzonder verontrustend zijn in delen van het lichaam die veel energie vereisen:met name spieren, de hersenen, en zenuwweefsel.

Mitochondriale ziekten hebben de neiging om met de leeftijd te verergeren. Wetenschappers hebben geraden dat mitochondriën ouder worden dan de rest van ons lichaam. Schade die in de loop van de tijd is opgelopen, kan bijdragen aan mitochondriale ziekten, maar ze weten niet helemaal zeker wat er gebeurt of hoe ze het kunnen stoppen.

"Het zijn verraderlijke ziekten omdat ze je cellen van hun energie beroven. Ze zijn zo moeilijk te diagnosticeren en de symptomen kunnen zo divers zijn, " zegt Nathan Alder, een moleculair biofysicus bij de afdeling Moleculaire en Celbiologie aan de UConn.

Alder en andere onderzoekers van UConn, de Universiteit van Texas, en Alexandria LaunchLabs onderzoeken een groep verbindingen die schade aan mitochondriën lijken te beschermen en zelfs te herstellen. De onderzoekers beschrijven de verbindingen, SS-peptiden genoemd, en een mogelijke manier waarop ze kunnen werken om mitochondriën te genezen in een aankomend nummer van de Tijdschrift voor biologische chemie .

SS-peptiden zijn gemaakt van aminozuren, de bouwstenen van eiwitten, maar elk SS-peptide is slechts vier aminozuren lang. Ze hebben allemaal hetzelfde basisplan:twee aminozuren met een positieve lading afgewisseld met twee aromatische aminozuren ("aromatisch" is een scheikundige term, wat betekent dat ze een ringachtige structuur hebben die lijkt op benzeen).

Eerder onderzoek door Hazel Szeto aan de Cornell University, die voor het eerst SS-peptiden beschreef en co-auteur was van deze studie, toonde aan dat SS-peptiden elke cel in het lichaam kunnen binnendringen, en mitochondriën zuigen ze op als sponzen. Alder en zijn collega's wilden uitzoeken wat de peptiden aan het doen waren toen ze daar binnenkwamen. Met behulp van benaderingen variërend van computermodellering tot het bestuderen van mitochondriën in het laboratorium, ze begonnen de effecten van de peptiden te zien. Het lijkt erop dat ze mitochondriën kunnen veranderen en mogelijk repareren door de elektrische eigenschappen van hun membranen af ​​te stemmen.

Mitochondriale membranen zijn ingewikkeld gespleten dubbele lagen van vetmoleculen, lipiden genaamd, die eiwitten omringen die uit het membraan zelf steken. De buitenste laag van het membraan "praat" met de rest van de cel, omstandigheden waarnemen en ATP en andere moleculen heen en weer laten gaan. De labyrintische binnenlaag van het membraan bevat de ATP-fabrieken. Een van de speciale lipiden verrijkt in het binnenmembraan, cardiolipine, heeft een sterke affiniteit voor SS-peptiden.

Mitochondriën hebben de neiging om positief geladen dingen zoals calciumionen te accumuleren - mitochondriën dienen eigenlijk als opslagcentra voor cellulair calcium. Toch kan calciumoverbelasting in de loop van de tijd schade toebrengen aan de cardiolipinebevattende membranen van de mitochondriën, scheuren in het membraan en blijvende schade veroorzaken.

SS-peptiden kunnen dat voorkomen, Alder en zijn collega's gevonden. De peptiden zijn positief geladen, maar op een zachtere manier dan calcium; ze nestelen zich tegen het mitochondriale membraan en beschermen het tegen de kleinere, meer schadelijke calciumionen.

"Dit is waarschijnlijk niet het enige effect van SS-peptiden. Maar het is een interessante, ", zegt Alder. De onderzoekers willen meer begrijpen over hoe de peptiden interageren met de mitochondriën en waarom ze zo'n brede werkzaamheid lijken te hebben tegen zoveel mitochondriale aandoeningen. Het team gebruikt momenteel de nucleaire magnetische resonantiefaciliteiten van UConn om gedetailleerde foto's te maken van Structurele kenmerken van SS-peptiden en hoe de peptiden de vorm van de mitochondriale membranen kunnen veranderen of behouden. "We weten dat ze werken. We willen weten hoe ze werken. Door het werkingsmechanisme te begrijpen, we kunnen effectievere peptide-analogen ontwikkelen en ze mogelijk aanpassen om specifieke mitochondriale aandoeningen te behandelen, ' zegt Els.