Митохондрије су мале структуре унутар ћелија које стварају енергију потребну да се тело креће, расте и одржава здравље. Пошто се потребе за енергијом непрестано мењају, митохондрије морају стално да фино подешавају своју активност да би биле у току. Ова прилагодљивост делимично зависи од хранљивих материја доступних ћелији. Ипак, до недавно, научници нису у потпуности разумели како хранљиве материје утичу на овај процес прилагођавања енергије.
Истраживачка група коју води професор др Тхорстен Хоппе са Института за генетику Универзитета у Келну и ЦЕЦАД кластер изврсности за истраживање старења сада је идентификовала нови биолошки пут који показује како аминокиселина леуцин јача перформансе митохондрија. Њихов рад открива да леуцин стабилизује важне митохондријалне протеине, повећавајући способност органеле да производи енергију. Студија под насловом „Леуцин инхибира деградацију протеина спољашње митохондријалне мембране да би прилагодила митохондријално дисање“, објављена је у Природна ћелијска биологија.
Како леуцин подржава производњу енергије
Леуцин је једна од есенцијалних аминокиселина, што значи да се мора уносити храном. То је кључна компонента синтезе протеина и има у изобиљу намирницама богатим протеинима попут меса, млечних производа и махунарки као што су пасуљ и сочиво. Истраживачи су открили да леуцин помаже у заштити одређених протеина на спољној мембрани митохондрија од разградње. Ови протеини су витални јер транспортују друге метаболичке молекуле у митохондрије да би генерисали енергију. Њиховим очувањем, леуцин омогућава митохондријима да раде ефикасније, што резултира већом излазном енергијом унутар ћелије.
„Били смо одушевљени када смо открили да статус хранљивих материја ћелије, посебно њен ниво леуцина, директно утиче на производњу енергије“, рекао је др Кјаочу Ли, први аутор студије. „Овај механизам омогућава ћелијама да се брзо прилагоде повећаним потребама за енергијом током периода обиља хранљивих материја.“
Студија је такође открила да протеин назван СЕЛ1Л игра важну улогу у овом процесу. СЕЛ1Л је део ћелијског система контроле квалитета који идентификује и уклања неисправне или погрешно савијене протеине. Изгледа да леуцин смањује активност СЕЛ1Л, што смањује разградњу митохондријалних протеина и побољшава перформансе митохондрија. „Модулирање нивоа леуцина и СЕЛ1Л може бити стратегија за повећање производње енергије“, рекао је Ли. „Међутим, важно је наставити са опрезом. СЕЛ1Л такође игра кључну улогу у спречавању акумулације оштећених протеина, што је неопходно за дугорочно здравље ћелија.“
Шире импликације на здравље и болести
Да би истражили шири утицај својих налаза, истраживачи су проучавали процес у моделном организму Цаенорхабдитис елеганс. Открили су да проблеми у метаболизму леуцина могу нарушити функцију митохондрија и чак узроковати проблеме са плодношћу. Када је тим испитао људске ћелије рака плућа, открили су да одређене мутације које утичу на метаболизам леуцина заправо помажу ћелијама рака да преживе, наглашавајући важан фактор за будуће стратегије лечења рака.
Ова открића показују да хранљиве материје које конзумирамо чине више од једноставног покретања тела – они активно утичу на то како се енергија производи унутар ћелија. Откривајући како леуцин утиче на метаболизам митохондрија, студија указује на потенцијалне нове терапеутске циљеве за стања повезана са смањеном производњом енергије, укључујући рак и метаболичке поремећаје.
Ово истраживање је добило подршку кроз Немачку стратегију изврсности као део ЦЕЦАД-а и неколико Колаборативних истраживачких центара које финансира Немачка истраживачка фондација (ДФГ). Додатно финансирање је стигло од Европског истраживачког савета преко ЕРЦ напредног гранта „Ћелијске стратегије контроле-деградације квалитета протеина“ (ЦеллуларПКЦД) и од Фондације Алекандер вон Хумболдт.
