Витамин B5, который мы получаем из пищи, служит основным компонентом для производства одной из ключевых молекул в организме — коэнзима или кофермента А (CoA).
Кофермент А участвует в большом количестве химических реакций, необходимых для функционирования клеток. Проблемы с его синтезом могут привести к различным заболеваниям — от нейродегенеративных болезней до энцефаломиопатий, которые сопровождаются задержкой развития и эпилепсией.
Ученые давно установили, что до 95% коэнзима А сосредоточено в митохондриях — органеллах, которые часто называют «электростанциями» клеток, так как именно там производится энергия. Однако до недавнего времени оставалось неясным, как CoA попадает в митохондрии. Новое исследование специалистов Йельского университета наконец проясняет этот важный аспект: оказывается, коэнзим А транспортируется в митохондрии с помощью специализированных транспортных систем.
Изучение этого процесса оказалось непростым. Внутри клетки CoA практически никогда не существует в свободной форме — он сразу связывается с другими молекулами, образуя так называемые конъюгаты, каждый из которых имеет свою уникальную химическую структуру. «Это затрудняет исследование и формирование полного понимания механизмов обмена CoA», — объясняет руководитель исследования, профессор клеточной и молекулярной физиологии Йельской школы медицины Хунъин Шэнь.
Чтобы преодолеть эту проблему, ученые применили новый метод, основанный на масс-спектрометрии — технологии, позволяющей с высокой точностью обнаруживать и измерять различные молекулы. С помощью этого подхода они выявили 33 типа конъюгатов CoA в клетках в целом и 23 типа непосредственно в митохондриях.
Оставался важный вопрос: синтезируются ли эти конъюгаты непосредственно в митохондриях или поступают извне? Последующие эксперименты дали ясный ответ. Фермент, необходимый для синтеза CoA, в основном расположен вне митохондрий, поскольку, когда ученые создали клетки без молекулярных транспортеров, уровень CoA внутри митохондрий значительно снизился. «Эти результаты убедительно показывают, что CoA импортируется в митохондрии и что для этого необходимы транспортеры», — говорит Шэнь.
Понимание данного механизма открывает новые горизонты для медицины. Мутации в генах, кодирующих транспортеры CoA, уже связывали с серьезными заболеваниями, но теперь ученые осознают, какой вклад вносит нарушенный митохондриальный метаболизм в нейродегенеративные и психиатрические расстройства.
В настоящее время авторы исследования изучают, как уровни CoA в митохондриях регулируются в различных типах клеток, особенно в нейронах. «Мы надеемся, что глубокое понимание обмена веществ внутри клеток позволит нам разработать новые методы диагностики и, возможно, даже лечения таких заболеваний», — заключает Шэнь. А пока ученым предстоит работа, нам важно регулярно получать витамин В5 с пищей. Наиболее богаты им субпродукты (печень, почки), яичный желток, пивные дрожжи, грибы (шампиньоны), семена подсолнечника, лосось, орехи и бобовые.
Фото: hi-tech.mail.ru