Мы принципиально зависим от наличия меди в клетках тела. Медь на самом деле является частью механизмов преобразования энергии и защиты организма от кислородных радикалов, а также частью иммунной системы, и она также имеет большое значение для образования е.грамм. гормоны и нейротрансмиттеры.
Таким образом, дисбаланс в уровне меди в организме имеет ряд серьезных последствий для нашего здоровья, как это видно на примере болезни Вильсона, при которой печень накапливает медь в опасных количествах, и очень серьезного синдрома Менкеса, при котором врожденный дефект клеточного заряд меди ключевых ферментов вызывает.грамм. неврологические дефекты, мышечные расстройства, низкое кровяное давление и остеопороз, и обычно приводит к летальному исходу в течение первых трех лет жизни.
И синдром Менкеса, и болезнь Вильсона вызваны дефектами механизма, регулирующего уровень меди в клетках.
Механизм, который исследователи из Датского национального исследовательского центра PUMPkin при Орхусском университете продвинулись на шаг ближе к пониманию.
Они показали, что белок, который отвечает за выведение меди в клетках организма, использует уникальный транспортный механизм.
Результаты недавно были опубликованы в признанном научном журнале Nature Structural and Molecular Biology.
"Медный насос — это белок, который удаляет токсичный избыток меди из клеток. Белок находится частично внутри клетки, а частично в окружающей клеточной мембране. Части белка, расположенные внутри клетки, функционируют почти как серия зубцов, которые переплетаются друг с другом. Проще говоря, когда винтики вращаются, они притягивают часть белка, находящуюся в клеточной мембране, и таким образом крошечный проход открывается и закрывается через мембрану.
Медь откачивается через проход », — говорит соавтор статьи аспирант Олег Сицель.
Кристаллизация показывает функцию белка
Белок медного насоса, который обеспечивает перенос ионов меди через клеточную мембрану, был нанесен на карту с помощью кристаллизации.
"Белок проходит поэтапный цикл, чтобы выполнять функцию насоса. Мы кристаллизовали белок на разных стадиях и, таким образом, можем точно определить, когда проход через клеточную мембрану открыт, чтобы ионы меди могли быть откачаны. Другими словами, мы нанесли на карту путь выхода ионов меди », — объясняет постдок Понтус Гурдон, который является частью команды, в которую также входят аспирант Олег Ситсель, аспирант Дэниел Мэттл, лаборант Татьяна Климчук, лаборант Анна Мари Нильсен. и профессор Пол Ниссен, внесшие вклад в исследование.
Медный насос получает топливо от молекулы АТФ, которая обеспечивает энергию для большинства энергоемких процессов в организме.
Бактерии могут быть загрязнены медью
В настоящее время результаты не могут быть преобразованы в конкретное лечение, но новые знания, тем не менее, чрезвычайно важны для базового понимания причин заболеваний, связанных с дисбалансом меди, и того, почему они возникают.
Кроме того, наше понимание механизмов медного насоса также может быть использовано для разработки новых антибиотиков, которые могут быть нацелены на блокирование медного насоса у вредных бактерий и тем самым отравление бактерий.
«Теперь, зная, как насос транспортирует медь через клеточную мембрану, мы также ближе к тому, чтобы сказать, как медный насос можно вывести из строя, чтобы уровень меди в ячейке достиг токсичных уровней. Эти знания можно использовать в борьбе с вредными бактериями, не позволяя им выделять себя вместе с медью », — говорит Олег Сицель.
Белок медной помпы, который изучили исследователи, извлекается из бактерии Legionella pneumophila, которая обычно может вызывать смертельную болезнь легионеров, но которая здесь клонирована в безвредный штамм E-coli.
В 2011 году были нанесены на карту основные свойства медного насоса — также в Орхусском университете — но только сейчас исследователи показали, как именно медь выделяется насосом. Еще предстоит провести некоторые исследования различных фаз медного насоса, прежде чем вся загадка будет завершена.