Wie ein mitochondriales Enzym, die Zelltod auslösen können

Cytochrom c ist ein kleines Enzym, das spielt eine wichtige Rolle in der Produktion von Energie durch Mitochondrien. Es ist auch eingebunden in die Signalisierung gefährliche Probleme, die garantieren, Apoptose, oder programmierter Zelltod. Mittels Festkörper-NMR, Universität Groningen, Außerordentlicher Professor der Festkörper-NMR-Spektroskopie Patrick van der Wel und Kollegen von der University of Pittsburgh haben herausgefunden, dass die signal-induzierte Cytochrom c wird mehr kontrolliert als erwartet. Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in der Zeitschrift Struktur , die sich auf 14 März.

Wenn Zellen Fehlfunktion, der Körper will Sie loswerden, bevor Sie mehr Schaden anrichten. Verschiedene Signale können Fahrt eine Zelle sich selbst zu zerstören durch Apoptose. Weit verbreitet programmierten Zelltod beiträgt, um das Fortschreiten von neurodegenerativen Erkrankungen wie der Huntington-Krankheit. Ein starkes signal für die Apoptose auslösen, ist die oxidation von cardiolipin, ein phospholipid, das nur in der Membran von Mitochondrien, den Kraftwerken der Zelle. ‚Die Mitochondrien besitzen zwei Membranen und das cardiolipin ist in Erster Linie in der inneren Membran“, erklärt Van der Wel. „Wenn es oxidiert ist und bewegt sich auf der äußeren Membran, es wird die Apoptose auslösen.‘

Atome

Medikamente, die verhindern, dass die Oxidation von cardiolipin reduzieren auch den Zelltod und kann verlangsamen das Fortschreiten der Huntington-Krankheit im Tierversuch. Jedoch Zellen beschleunigen den Oxidationsprozess durch die katalytische Aktivität der Cytochrom c, ein Enzym, das enthält einen reaktiven Häm-Gruppe. „Dies deutet darauf hin, dass die oxidation event ist kein Zufall, sondern kann auch als ein nützliches und wünschenswertes signal für die Zelle“, erklärt Van der Wel.

Van der Wel wollten herausfinden, wie die Oxidation von cardiolipin durch Cytochrom c erfolgt durch die Untersuchung des Verhaltens des Enzyms, wenn es interagiert mit den mitochondrialen Membran. Um dies zu tun, er verwendet, Festkörper-NMR, eine Technik, die Wissenschaftlern erlaubt, zu studieren Atomen in Molekülen, wie Proteine oder Lipide. ‚Das signal von Atomen Messen Sie mit Hilfe der NMR ist betroffen, indem die Atome Umgebung. Daher kann eine änderung in der Form des proteins verändern würde das signal.‘ Van der Wel gegenüber Cytochrom c in Lösung mit der Membran-gebundenen Cytochrom c um zu sehen, wie die Interaktion mit der Membran verändert seine Struktur.

Protein-loop

„Wir erwarten, dass würde das protein innerhalb der Membran, in einem entfalteten Zustand durch die reaktiven Häm-Gruppe.‘ Die Häm würde dann leicht oxidieren, das cardiolipin. Allerdings zeigten die Ergebnisse etwas anders aus. ‚Das Enzym, geben Sie nicht die Membran, sondern ist gebunden an die Membran-Domänen enthält cardiolipin, und es bleibt gefaltet. Jedoch, eine Eiweiß-Schleife Abdeckung der Häm-Gruppe wird manchmal beiseite schieben, aussetzen der Phospholipide an die Häm-Gruppe.‘

Diese Beobachtung deutet darauf hin, dass die Aktion von cardiolipin in der Apoptose ist bis zu einem gewissen Ausmaß reguliert, und nicht nur eine passive Reaktion auf oxidativen Bedingungen. Dies könnte Auswirkungen für die Krankheiten, bei denen Zelltod spielt eine wichtige Rolle. „Wenn die aktive form von Cytochrom c noch gefaltet, könnte es möglich sein, Medikamente zu entwickeln, die verhindern, dass es oxidierende cardiolipin.‘ Ein weiterer möglicher Angriffspunkt ist die Bindung des Enzyms an spezifischen Membran-Domänen. Und schließlich Probleme mit den Mitochondrien kann entweder Apoptose induzieren oder der weniger invasiven Entfernung von nur der betroffenen Mitochondrien. „Wenn wir verstehen könnten, wie diese Wahl vorgenommen wird, könnten wir in der Lage, Einfluss auf diesen Prozess.“

Materialien

Die Experimente beschrieben, die in der Papier – Struktur wurden durchgeführt an der Universität von Pittsburgh, wo Van der Wel arbeitete vor seinem Wechsel an die Universität Groningen im letzten Jahr. Er baut jetzt ein Festkörper-NMR-Gruppe am Zernike Institute for Advanced Materials, ein Teil der Fakultät für Naturwissenschaften und Technik. „Dieses Verfahren wird auch verwendet, um zu studieren, alternative Wege der Proteinfaltung, zum Beispiel, die Bildung des amyloids. Diese protein-Aggregate spielen eine Rolle bei neurodegenerativen Krankheiten, aber Sie könnte auch verwendet werden, um das design neuer funktionaler Materialien.‘