Beth yw'r mecanwaith y mae glwtathione gwrthocsidiol yn cynnal iechyd mitocondriaidd?

Glutathione yn dripeptid sy'n cynnwys bondiau gama amid a grwpiau thiol, wedi'i gyfansoddi o asid glwtamig, cystein, a glysin, sy'n bresennol ym mron pob cell yn y corff. Mae glwtathion naturiol yn brotein ag effeithiau gwrthocsidiol, a all wrthsefyll effeithiau negyddol prosesau ocsideiddiol ar iechyd pobl yn effeithiol, maethu organau fel yr afu a'r arennau, helpu i ddileu radicalau rhydd yn y corff, a hyrwyddo gwella'r system imiwnedd.

1: Beth yw amlygiadau dyddiol glwtathione?

Mae glwtathione yn bresennol yn helaeth mewn anifeiliaid a phlanhigion ac mae'n chwarae rhan bwysig mewn organebau byw. Mae'r cynnwys yn uchel mewn burum bara, germ gwenith, ac afu anifeiliaid, gan gyrraedd 100-1000 mg/100g. Mae'n bresennol mewn gwaed dynol ar 26-34 mg/100g, gwaed cyw iâr ar 58-73 mg/100g, gwaed mochyn ar 10-15 mg/100g. Mae'r cynnwys hefyd yn uchel mewn tomatos, pîn-afal, a chiwcymbrau (12-33 mg/100g), tra ei fod yn isel mewn tatws melys, ysgewyll ffa mung, winwns, a madarch (0.06-0.7 mg/100g). Ac mae'r glwtathione rydyn ni'n dod ar ei draws yn dod yn bennaf mewn dwy ffurf: ffurf wedi'i lleihau (G-SH) a ffurf wedi'i ocsideiddio (GSSG), gyda ffurf wedi'i lleihau yn cyfrif am y mwyafrif helaeth o glwtathione a syntheseiddir o dan amodau biolegol mewnol. Gall glutathione reductase gataleiddio rhyng-drosi rhwng dau fath, a gall ei gydensym hefyd ddarparu NADPH ar gyfer metaboledd osgoi ffosffad pentos. Oherwydd bod y grŵp thiol ar systein yn grŵp gweithredol glutathione (felly mae glutathione yn aml yn cael ei dalfyrru fel G-SH), mae'n hawdd rhwymo â rhai cyffuriau (megis asetaminoffen), tocsinau (megis radicalau rhydd, asid iodoacetig), metelau trwm, ac ati, ac mae ganddo effaith dadwenwyno integreiddiol. Felly, gall glutathione (yn enwedig glutathione mewn celloedd yr afu) gymryd rhan mewn trosi sylweddau, a thrwy hynny drosi tocsinau niweidiol yn y corff yn sylweddau diniwed a'u hysgarthu allan o'r corff.

2: Sut mae'r gwrthocsidydd glwtathion yn cynnal iechyd mitocondriaidd?

Mae'r ychydig fecanweithiau synhwyro maeth a ddarganfuwyd hyd yn hyn wedi cael effaith ddofn ar iechyd pobl. Enghraifft amlwg yw darganfod mecanwaith synhwyro maethol colesterol, a arweiniodd at ddatblygu statinau sy'n achub bywydau.

Mae ffocws y canfyddiadau hyn ar sut mae'r gell gyfan yn canfod maetholion. Fodd bynnag, mae gan bob cell ddynol organynnau annibynnol, wedi'u hamgáu gan bilen, sydd hefyd angen tanwydd i gyflawni swyddogaethau pwysig. Felly, a oes ganddyn nhw eu synwyryddion maeth eu hunain hefyd?

Mewn astudiaeth newydd, mae ymchwilwyr o'r Labordy Rheoleiddio Metabolaeth a Geneteg ym Mhrifysgol Rockefeller yn yr Unol Daleithiau wedi darganfod am y tro cyntaf mitochondria ffatri ynni mewn celloedd. Mae'r synhwyrydd maethol hwn yn rhan o brotein sy'n cyflawni tair swyddogaeth: synhwyro, rheoleiddio a chludo'r gwrthocsidydd glwtathion i du mewn mitochondria, lle mae glwtathion yn chwarae rhan hanfodol wrth atal adweithiau ocsideiddiol a chynnal lefelau haearn priodol. Mae'r gwrthocsidydd hwn yn arbennig o doreithiog mewn mitochondria, ac mae ymchwilwyr yn dyfalu bod ei swyddogaeth yn anwahanadwy oddi wrtho. Mae hyn oherwydd, fel prif system resbiradol celloedd, mae mitochondria yn cynhyrchu ynni. Ond gall mitochondria hefyd fod yn ffynhonnell llawer iawn o straen ocsideiddiol, sy'n gysylltiedig â chanser, diabetes, anhwylderau metabolaidd, clefydau'r galon a'r ysgyfaint, ac ati. Os na chynhelir lefel y glwtathion mewn mitochondria yn fanwl gywir, bydd pob system yn camweithio. Fodd bynnag, mae sut mae glwtathion yn mynd i mewn i mitochondria wedi bod yn anhysbys erioed, tan 2021 pan ddarganfu tîm ymchwil newydd brotein cludo o'r enw SLC25A39 a all gludo glwtathion. Mae'n ymddangos ei fod yn gallu rheoleiddio cynnwys glwtathion. Mae'r broses gylchrediad yn fras fel a ganlyn: pan fydd cynnwys y gwrthocsidydd hwn yn isel, bydd cynnwys SLC25A39 yn cynyddu, tra pan fydd cynnwys y gwrthocsidydd hwn yn uchel, bydd ei lefel cludo yn lleihau. Mae'r canlyniadau ymchwil hyn hefyd yn awgrymu'n gryf bod gan mitochondria ffordd o ganfod ac addasu lefelau'r amrywiadau hyn, sy'n golygu y bydd mitochondria rywsut yn cyfrifo faint o glwtathion sydd ganddynt ac yn addasu faint o'r gwrthocsidydd hwn sy'n mynd i mewn i'r corff yn seiliedig ar y swm hwn.

3: Sut i addasu a newid faint o glwtathion sy'n mynd i mewn i'r corff?

Er mwyn deall sut mae mitochondria yn cyflawni hyn, cyfunodd y tîm ymchwil ymchwil fiogemegol, dulliau cyfrifiadurol, a sgrinio genynnau, a chanfod bod "SLC25A39 yn synhwyrydd ac yn gludydd". Daeth ymchwilwyr o hyd i ddolen ychwanegol unigryw mewn glwtathion wrth gymharu strwythur SLC25A39 â strwythurau cludwyr teulu SLC eraill yn gronfa ddata strwythur protein AlphaFold. Pan wnaethon nhw dynnu'r fodrwy o'r protein hwn gyda chyllell foleciwlaidd, arhosodd gallu cludo'r protein yr un fath, ond collodd y gallu i synhwyro glwtathion. Dywed ymchwilwyr pan ddarganfuom y fodrwy ddiddorol hon, fe wnaethom ddyfalu ei bod yn ddau barth cwbl annibynnol, un yn synhwyro glwtathion a'r llall yn cludo glwtathion. Yn ogystal, mae'r astudiaeth newydd hon hefyd yn cefnogi'r ddamcaniaeth mai glwtathion yw "chaperone" haearn.

4：Pam mae glwtathion yn cael ei alw'n "bartner moleciwlaidd" i haearn?

Gwyddom mai haearn yw'r mwyaf niferus a bron yn hanfodol ar gyfer pob swyddogaeth gell, ond mae hefyd yn ocsideiddiol iawn; Os nad oes amddiffyniad rhag glwtathion, bydd yn sbarduno straen ocsideiddiol mewn celloedd, gan achosi difrod. ”Yn yr arbrawf, cadarnhawyd bod gan SLC25A39 nodweddion haearn unigryw ar ei wyneb fel rhan o'r mecanwaith synhwyro glwtathion. Mae'n bwysig iawn cynnal y gymhareb o glwtathion i haearn, oherwydd os yw glwtathion yn rhy isel, mae haearn yn dod yn weithredol iawn, tra os yw glwtathion yn rhy uchel, ni all haearn weithredu'n effeithiol.”

Dywed ymchwilwyr, gan fod pobl wedi ceisio newid lefel gyffredinol glwtathion, ond yn aml yn poeni am ei sgîl-effeithiau, fod gennym ni nawr ffordd o newid lefel glwtathion mewn mitochondria heb effeithio ar rannau eraill o'r gell. Gall y therapi targedig hwn trwy broteinau cludo arbennig ein galluogi i weld mwy o ganlyniadau trawsnewid.