Naukowcy z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk w Warszawie we współpracy z kolegami z Instytutu Biologii Molekularnej i Biotechnologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu badali kanały, wyspecjalizowane w transporcie jonów potasu przez błony mitochondriów, tj. organelli odpowiedzialnych za produkcję energii w komórkach.
Na podstawie pomiarów prądów, płynących przez kanały potasowe w mitochondriach ziemniaka, badacze doszli do wniosku, że pewne ich odmiany (a dokładnie kanały potasowe regulowane przez jony wapnia) są pod względem budowy i funkcji identyczne z kanałami potasowymi w mitochondriach neuronów w mózgach ssaków. Co więcej, okazało się, że reagują na te same toksyny.
“To zadziwiająca obserwacja. Białka odpowiedzialne za transport jonów potasu wydają się być ewolucyjnie wręcz zakonserwowane w mitochondriach” – powiedziała współautorka pracy prof. Wiesława Jarmuszkiewicz z Instytutu Biologii Molekularnej i Biotechnologii w Poznaniu.
Jak przypominają badacze, mitochondria mają długość kilku mikrometrów (jeden mikrometr to jedna tysięczna milimetra – PAP), a ich liczba w komórce może wynosić od kilkuset do kilku tysięcy. Występują tylko w komórkach posiadających jądro komórkowe (tzw. eukariotycznych); nie ma ich w komórkach bakterii czy sinic, które są pozbawione jądra.
Mitochondria, określane mianem centrów energetycznych komórek, odpowiadają za ważne funkcje życiowe, m.in. wytwarzają adenozynotrifosforan (ATP) – związek chemiczny będący głównym nośnikiem energii chemicznej w komórkach. Jak fundamentalne znaczenie ma ten związek może świadczyć fakt, że każdego dnia człowiek przekształca ATP w masie porównywalnej z masą całego ciała, podkreślają naukowcy.
“Problem z kanałami jonowymi w błonach mitochondrialnych polega na tym, że na zdrowy rozsądek w ogóle nie powinno ich być – skomentował współautor badań prof. Adam Szewczyk z Instytutu Nenckiego. – Współczesne modele produkcji energii w komórkach wskazują, że kanały w błonach mitochondriów obniżałyby efektywność tego procesu. Skoro jednak kanały są, ich obecność musiała dawać istotną przewagę ewolucyjną. Tak rodzi się pytanie: w którym momencie w historii życia na Ziemi ta przewaga się ujawniła”.
Wcześniej prof. Szewczyk razem ze współpracownikami wykazał też obecność kanału potasowego regulowanego przez ATP w mitochondriach ameby.
Zdaniem naukowców, badania nad kanałami jonowymi mitochondriów mogą mieć istotne znaczenie medyczne. Kanały potasowe są bowiem obecne w mitochondriach komórek innych niż neurony – jak np. komórki mięśnia sercowego czy komórki skóry (np. keratynocyty).
Jak wyjaśnił PAP prof. Szewczyk, aktywacja kanałów potasowych w mitochondriach zmniejsza śmiertelność komórek w różnych sytuacjach stresowych, prawdopodobnie poprzez redukcję ilości tzw. wolnych rodników (tj. reaktywnych form tlenu). Dlatego, leki, które aktywowałyby kanały potasowe mogłyby znacząco ograniczać skutki udarów mózgu i zawałów serca.
Wprowadzenie nowego leku na rynek jest jednak procesem bardzo drogim i długotrwałym, zaznaczają naukowcy. Ich zdaniem, znacznie szybciej efekty tych badań znajdą zastosowanie w przemyśle kosmetycznym. Substancje oddziałujące na kanały mitochondrialne w komórkach mogłyby mieć działanie ochronne wobec skóry. “Substancje te muszą być dostateczne lipofilne, aby dotrzeć do wnętrza komórki i zadziałać na kanały jonowe mitochondriów” – poinformował PAP prof. Szewczyk.
Instytut Biologii Doświadczalnej PAN planuje rozpocząć długofalową współpracę z Laboratorium Kosmetycznym Dr Irena Eris. Obie instytucje złożyły wspólny projekt w ramach Inicjatywy INNOTECH, realizowanej przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.
“Jeśli wszystko pójdzie po naszej myśli, już za kilka lat każdy będzie mógł kupić nowy dermokosmetyk i na własnej skórze przekonać się o korzyściach płynących z badań podstawowych nad mitochondriami” – podsumował prof. Szewczyk.
Autor: Źródło: PAP Nauka w Polsce