Polacy tłumaczą tajemnice komórkowego łańcucha oddechowego

Wyniki ich pracy, uznanej za niezwykle znaczące dla zrozumienia procesów przekazywania energii w układach biologicznych, opublikowało jedno z najbardziej prestiżowych czasopism naukowych na świecie - "Science".

Badania zespołu, kierowanego przez dra hab. Artura Osyczkę z Zakładu Biofizyki Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ, dotyczą jednego z podstawowych białek zaangażowanych w procesy bioenergetyczne komórek - enzymu o nazwie cytochrom bc1 (inaczej: mitochondrialnego kompleksu III). Białko to zbudowane jest z dwóch identycznych monomerów, które razem tworzą skomplikowany układ o symetrii strukturalnej, stanowiący centralny punkt łańcucha przekazywania energii.

Dotychczas - jak informuje na swojej stronie UJ - symetria ta uniemożliwiała zrozumienie mechanizmu działania całego białka. Teraz, dzięki innowacyjnemu podejściu Polaków, sytuacja ta uległa zmianie.

Autorzy opublikowanej w "Science" pracy pt. "An electronic bus bar lies in the core of cytochrome bc1" zastosowali bowiem zupełnie inne, eksperymentalne podejście do rozwiązania problemu - wykorzystali model bakterii fotosyntetyzujących i przy użyciu technik inżynierii genetycznej skonstruowali białko fuzyjne, w którym oba monomery zostały ze sobą złączone.

Taka forma białka - jak wyjaśniają - umożliwiła im następnie przerwanie symetrii strukturalnej, dzięki czemu zdołali przetestować doświadczalnie wszystkie możliwe kombinacje potencjalnych dróg działania enzymu i przyjrzeć się poszczególnym etapom całego procesu przetwarzania energii, w który jest on zaangażowany.

Po dokładnej analizie okazało się, że podjednostki wchodzące w skład cytochromu bc1 tworzą ze sobą funkcjonalny układ, o charakterystycznym kształcie litery H. Zdaniem specjalistów wiedza ta pozwala lepiej zrozumieć sam mechanizm działania kompleksu białkowego. Naukowcy z Krakowa twierdzą, że można porównać go do modelu funkcjonowania szyny elektrycznej, będącej powszechnym składnikiem wielu urządzeń elektrycznych.

Eksperci są zgodni, że jest to spektakularne odkrycie tłumaczące ideę symetrii w kontekście wydajności energetycznej układów biologicznych i ich ochrony przed szkodliwymi wolnymi rodnikami.

Opublikowana w "Science" praca badawcza została wykonana przez zespół młodych naukowców i w całości zrealizowana w Polsce, w laboratorium UJ, jako część grantu badawczego finansowanego przez brytyjską fundację Wellcome Trust. Kierownikiem i autorem całego projektu jest dr hab. Artur Osyczka, a pierwszą autorką opublikowanej w "Science" pracy - mgr Monika Świerczek.

Źródło: PAP