7 Eylül 2019 Cumartesi

Minik Termometre, Mitokondrinin Proton Enerjisini Serbest Bırakarak Hücreyi Nasıl Isıttığını Ölçüyor

minik termometre, mitokondrinin proton enerjisini serbest bırakarak hücreyi nasıl ısıttığını ölçüyor

Bir hücrenin içindeki sıcaklığı hızlı bir şekilde ölçebilen küçük bir termometre probu ile donatılmış Illinois Üniversitesi araştırmacıları, metabolizmanın gizemli bir özelliğini aydınlattı: ısı üretimi.

Araştırmacılar, hücrenin güç istasyonları olan Mitokondri'nin, dahili bir proton "batarya" içinde depolanan gücü serbest bırakarak hızlı bir ısı patlaması salıverdiğini tespit etti. Bu sürecin daha iyi anlaşılması obezite ve kanser tedavisi için yeni hedeflere işaret edebilir.

Mekanik Bilimleri ve Mühendislik Profesörü Sanjiv Sinha, "Isı üretmek, mitokondrinin metabolizma faaliyetinin merkezindeki rolünün bir parçası." dedi. “Hücredeki faaliyetler için kullanılan enerji para birimini üretmesi gerekiyor ve ısı, çoğu durumda yan ürünlerden biri. Ancak, vücudun ihtiyacı olduğunda daha fazla ısı üretmek için bu süreci hızlandıran bir mekanizma var. Yağ hücreleri, vücut ısısı düştüğünde ısıya ihtiyaç duyduklarında bunu yapar.” diye de ekledi.

Bu ısı çıktısını artırmanın daha iyi anlaşılması için araştırmacılar, canlı hücrelerin içindeki sıcaklığı ölçmek için küçük, hızlı okunan bir termometre probu geliştirdi. Mekanik tasarım bir mikroskop altında bir hücreyi ulaşacak kadar uzun olmak zorunda, ama hücreyi zarar veya onun iç süreçlerini bozmayacak şekilde çapı kadar küçük olmalıdır.

Sinha, “Dilimizin altındaki bir probla nasıl sıcaklık aldığımızı düşünün. Aslında aynı şeyi yapıyoruz, ancak tek bir hücrenin içinde bunu gerçekleştiriyoruz.” dedi. “Ve neler olduğunu ölçmek için çok hızlı olmak istedik. Hücrenin içinde çok hızlı bir şekilde oluyor. Sanki, küçük bir çocuğun ısısını alıyorsanız, çok hızlı bir şekilde yapmanız gerekir, aksi halde hareket ederler ve doğru olmazlar.” diye de ekledi.

Sinha'nın grubu, probu mitokondri bakımından zengin bir nöron suşunda probu test etmek için Illinois'teki moleküler ve bütünleştirici fizyoloji profesörü Rhanor Gillette'nin laboratuvarındaki araştırmacılarla işbirliği yaptı. Mitokondriyi daha önceki çalışmalarda belirlenen yöntemleri kullanarak ısı üretmeye teşvik ettiler, ancak probu ölçebildikleri sıcaklıktaki çok hızlı değişimlerden dolayı şaşırdılar.

Lisansüstü bir öğrenci ve çalışmanın ilk yazarı olan Manjunath Rajagopal, “Daha önce yayınlananlardan tamamen farklı sonuçlar bulduk” dedi. “Çok büyük ve kısa ömürlü, yaklaşık 5 santigrat derece ve bir saniyeden daha kısa keskin bir sıcaklık artışı gördük. Ölçüm için altın standart floresanla kaplıydı, ancak bu kısa, yüksek sıcaklık patlamasını görmek için çok yavaş ve sadece yüksek hızda ölçüm yapan basit bir probla, diğer metotların kaçırdığı şeyleri bulabileceğimizi gösterdik.” dedi.

Araştırmacılar daha önce mitokondriden artan ısı çıktısının glikozun parçalanmasından kaynaklandığını varsaydılar.

Sinha, "Bu tür bir enerjiyi depolanmış glikozu metabolize etmekten serbest bırakamaz. Bu mantıklı gelmedi." dedi. “Nereden geliyor? Bu enerjinin bir kaynağı olmalı.” diye de ekledi.

Araştırmacılar, enerji ani artışının protonlarla çalışan hücresel bir pilin boşalması ile tutarlı olduğunu belirledi. Bunu, mitokondri zarında protein kanallarını açan özel moleküller ile benzer sıcaklık artışlarını indükleyerek doğruladılar.

Rajagopal, "Mitokondride, glikoz metabolizması reaksiyonunun bir kısmı, enerjinin bir kısmını proton bataryası olarak depolar. Tüm protonları, bir enerji deposu oluşturan bir zarın bir tarafına iter," dedi. “Temelde depolanan enerjiyi kısa devre ettik.” diye de ekledi.

Araştırmacılar, terapötik hedefleri belirlemek amacıyla mitokondri kısa devre sürecini diğer hücre hatlarında incelemek için sıcaklık probunu kullanmayı planlıyorlar. Örneğin, yağ hücreleri depolanmış proton enerjisini açığa çıkarmak için proton kapılarını açan doğal olarak oluşan proteinlere sahiptir. Sinha'nın grubu, ısının gerektiğinde, örneğin vücut ısısı düştüğü zaman, örneğin yağ hücrelerinde doğal olarak nasıl meydana geldiğini ve örneğin proton salıveren proteinlerin obezite tedavisi için hedeflenip hedeflenemeyeceğini araştırmak için biyologlarla işbirliği yapmak istiyor.

Rajagopal, "Kanser başka bir uygulama olacaktır." dedi. "Kanser hücreleri genellikle aşırı uçlara sürülen yeniden programlanmış çeşitli metabolik yollara sahiptir. Bu prob bize farklı metabolik yollarla ilişkili termal aktiviteyi araştırmak için bir araç sunmaktadır." diye de ekledi.

Kaynak