Как производный от витамина B5 кофермент концентрируется в митохондриях
Молекула, которую наш организм производит из витамина B5 (кофермент A, CoA), критически важна для всех метаболических процессов. Нарушения в её производстве затрагивают почти все системы органов и вызывают ряд заболеваний.
Исследователи обнаружили, что до 95% CoA находится внутри митохондрий — органелл, снабжающих клетку энергией и регулирующих метаболизм. Однако механизм его попадания туда оставался неясным.
В статье в Nature Metabolism учёные из Йеля раскрыли этот механизм и определили ответственные за транспорт молекулы. Эти знания важны для разработки методов лечения болезней, связанных с CoA.
Импорт CoA в митохондрии
Изучение транспорта CoA затруднялось тем, что он существует не сам по себе, а в виде конъюгатов — соединений с другими молекулами, имеющими совершенно иную структуру.
Чтобы решить эту проблему, лаборатория старшего автора Хунъин Шэнь разработала новый метод профилирования всех CoA-конъюгатов с помощью масс-спектрометрии. С его помощью удалось идентифицировать 33 различных CoA-конъюгата в целых клетках и 23 — в митохондриях.
Дальнейшие эксперименты показали, что фермент, необходимый для синтеза CoA, в основном находится вне митохондрий. Кроме того, в клетках, лишённых молекулярных транспортеров для перемещения CoA, его уровень в митохондриях был значительно ниже.
«Эти данные убедительно подтверждают идею, что CoA импортируется в митохондрии, и для этого необходимы эти транспортеры», — говорит Шэнь.
От функции к болезни
Исследование углубляет фундаментальное понимание CoA и его доставки к местам выполнения функций. Это проливает свет на то, как нарушения этого процесса могут способствовать развитию заболеваний.
Например, мутации в генах, производящих транспортеры CoA, связаны с энцефаломиопатией — расстройством, которое может включать задержку нейроразвития, эпилепсию и снижение мышечного тонуса. Мутации в ферментах, производящих CoA, вовлечены в нейродегенерацию.
В дальнейшем лаборатория Шэнь исследует роль регуляции CoA в митохондриях специализированных клеток (например, нейронов) и то, как её нарушение способствует болезням.
«В контексте расстройств мозга, таких как нейродегенерация и психиатрические заболевания, возникает идея, что дисрегуляция митохондриального метаболизма является одним из факторов», — отмечает Шэнь.
Исследователи надеются, что глубокое понимание клеточного метаболизма может указать новые направления для диагностики и возможного лечения этих заболеваний.