Een team van wetenschappers heeft voor het eerst gedetailleerd gekeken hoe een moleculair reuzenrad protonen aan cellulaire fabrieken levert, wat nieuwe inzichten oplevert in hoe cellen energie opwekken.

Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Nature, richt zich op een eiwitcomplex genaamd ATP-synthase, dat wordt aangetroffen in de binnenmembranen van mitochondriën, de krachtcentrales van cellen. ATP-synthase gebruikt de energie van een protongradiënt om adenosinetrifosfaat (ATP) te genereren, de belangrijkste energievaluta van de cel.

Het ATP-synthasecomplex bestaat uit twee roterende subeenheden, de F1- en F0-subeenheden genoemd. De F1-subeenheid bevat de katalytische plaats waar ATP wordt gesynthetiseerd, terwijl de F0-subeenheid verantwoordelijk is voor het genereren van de protongradiënt.

De nieuwe studie, geleid door wetenschappers van de Universiteit van Californië, Berkeley, onthult hoe de F0-subeenheid van ATP-synthase een reeks protonbindingsplaatsen gebruikt om protonen door het membraan te transporteren. De protonen zijn in een specifieke volgorde aan de locaties gebonden, waardoor een "protonenoverdrachtsroute" ontstaat die de rotatie van de F0-subeenheid aandrijft.

Deze rotatie drijft op zijn beurt de rotatie van de F1-subeenheid aan, die ATP synthetiseert.

"Dit is de eerste keer dat we in detail hebben kunnen zien hoe de F0-subeenheid van ATP-synthase werkt", zegt hoofdauteur van het onderzoek, Dr. Roderick MacKinnon. "Dit nieuwe inzicht zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe medicijnen die zich richten op ATP-synthase en de functie ervan remmen, wat therapeutisch potentieel zou kunnen hebben voor een verscheidenheid aan ziekten."

ATP-synthase is een cruciaal enzym voor de productie van cellulaire energie, en de storing ervan houdt verband met een aantal ziekten, waaronder kanker en neurodegeneratieve aandoeningen. Door te begrijpen hoe ATP-synthase werkt, kunnen wetenschappers mogelijk nieuwe behandelingen voor deze ziekten ontwikkelen.

Bron: Universiteit van Californië, Berkeley