Cellular metabolismo auto-adatta per proteggere contro i radicali liberi

Marzo 24, 2016 Admin Salute 0 4
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Organismi ossigeno consumano ottengono energia attraverso la respirazione cellulare, che è la trasformazione di carboidrati e ossigeno in anidride carbonica e acqua. Questo processo produce anche radicali tossici che devono essere decomposti immediatamente, come sarebbero altrimenti causare danni alle cellule. Scienziati dell'Istituto Max Planck di genetica molecolare a Berlino ora hanno scoperto un meccanismo, con il cui aiuto le cellule in grado di coordinare l'attività respiratoria e la degradazione dei radicali liberi. Così, le cellule preparano il loro metabolismo per i radicali liberi prima che ancora presentano.

Respirazione cellulare è un processo molto efficiente attraverso il quale un sacco di energia è generata da poche molecole di zucchero e ossigeno. Tuttavia, fino a due per cento dell'ossigeno utilizzata in questo processo si trasforma in superossido, un radicale libero che è tossico per le cellule. Una parte considerevole di questo superossido elude la catena respiratoria dei mitocondri e rappresenta una minaccia per macromolecole biologiche come DNA, RNA, proteine ​​e acidi grassi. Tuttavia, l'evoluzione ha dotato cellule eucariotiche con meccanismi complete che possono decomporre i radicali liberi che sorgono nella cella e quindi impediscono danni alla cella. Questi meccanismi funzionano in modo estremamente efficiente e sono ben coordinati in modo tale che, contrariamente alla credenza popolare, il trattamento di tessuto sano con antiossidanti naturali o sintetici può alterare l'equilibrio naturale e, nel peggiore dei casi, danneggiano le cellule e accelerare il processo di invecchiamento.

I ricercatori dell'Istituto Max Planck per la genetica molecolare hanno confrontato respirano e non respirano cellule di lievito. Quando è stata attivata la respirazione, c'è stato un aumento diretto della tolleranza delle cellule di sostanze ossidate; Tuttavia, contrariamente alle aspettative, questo non è stato accompagnato da un aumento della concentrazione di radicali liberi. Ciò ha dimostrato che le cellule che respirano sono assolutamente in grado di trattare il maggiore formazione di radicali liberi e tenerli a livello delle cellule non respirano.




Secondo i ricercatori, un meccanismo di feedback finora sconosciuto situato all'interno di una via metabolica centrale è responsabile di questo processo. L'enzima piruvato chinasi di carboidrati-degradanti regola l'attività respiratoria di cellule di lievito. È meno attivo in cellule respirano e questo porta all'accumulo di fosfoenolpiruvato suo substrato. L'accumulo di questa sostanza inibisce un altro enzima glicolitico, isomerasi triosephosphate. I ricercatori erano già molto familiarità con questo enzima: avevano precedentemente scoperto che un basso livello di attività di questo enzima fornisce protezione contro i radicali liberi. "Se blocchiamo questo meccanismo di feedback artificialmente mentre attivando la respirazione, la concentrazione di radicali liberi è aumentato significativamente e proteine ​​e mitocondri danneggiati. Questo ci dice che le cellule in grado di prevedere quando la produzione di radicali aumenterà e adattare il loro metabolismo prima che i radicali liberi sono anche prodotte," spiega Markus Ralser, ricercatore presso l'Istituto Max Planck di genetica molecolare e l'Università di Cambridge.

Questa scoperta potrebbe rivelarsi di particolare importanza per la ricerca sul cancro. L'enzima piruvato chinasi è in parte responsabile del fatto che le cellule tumorali di solito respirare meno e hanno un più alto tasso di metabolismo dello zucchero rispetto al tessuto sano così. Questo effetto è chiamato dopo Otto Warburg, che fu il primo scienziato a dimostrare questo alto tasso di metabolismo degli zuccheri nelle cellule tumorali nel 1920. I ricercatori del Max Planck sperano che sarà possibile utilizzare questo meccanismo di feedback appena scoperto di causare deficit di nutrizione mirata in cellule tumorali e di renderli più vulnerabili in questo modo.

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