الميتوكوندريا هي هياكل صغيرة داخل الخلايا تولد الطاقة اللازمة للجسم للتحرك والنمو والحفاظ على الصحة. ونظرًا لأن احتياجات الطاقة تتغير باستمرار، يجب على الميتوكوندريا أن تقوم بضبط نشاطها باستمرار لمواكبة ذلك. تعتمد هذه القدرة على التكيف جزئيًا على العناصر الغذائية المتاحة للخلية. ومع ذلك، حتى وقت قريب، لم يفهم العلماء تمامًا كيف تؤثر العناصر الغذائية على عملية تعديل الطاقة هذه.
حددت الآن مجموعة بحثية بقيادة البروفيسور الدكتور ثورستن هوب في معهد علم الوراثة بجامعة كولونيا ومجموعة التميز لأبحاث الشيخوخة في CECAD مسارًا بيولوجيًا جديدًا يوضح كيف يعمل حمض الليوسين الأميني على تقوية أداء الميتوكوندريا. ويكشف عملهم أن الليوسين يعمل على استقرار بروتينات الميتوكوندريا المهمة، مما يعزز قدرة العضية على إنتاج الطاقة. نُشرت الدراسة التي تحمل عنوان “الليوسين يمنع تدهور بروتينات الغشاء الخارجي للميتوكوندريا لتكييف تنفس الميتوكوندريا” في المجلة. بيولوجيا الخلية الطبيعية.
كيف يدعم الليوسين إنتاج الطاقة
الليوسين هو أحد الأحماض الأمينية الأساسية، مما يعني أنه يجب الحصول عليه من خلال الطعام. وهو مكون رئيسي في تخليق البروتين ويتوفر بكثرة في الأطعمة الغنية بالبروتين مثل اللحوم ومنتجات الألبان والبقوليات مثل الفول والعدس. ووجد الباحثون أن الليوسين يساعد على حماية بعض البروتينات الموجودة على الغشاء الخارجي للميتوكوندريا من الانهيار. تعتبر هذه البروتينات حيوية لأنها تنقل جزيئات التمثيل الغذائي الأخرى إلى الميتوكوندريا لتوليد الطاقة. من خلال الحفاظ عليها، يسمح الليوسين للميتوكوندريا بالعمل بكفاءة أكبر، مما يؤدي إلى زيادة إنتاج الطاقة داخل الخلية.
وقال الدكتور كياوتشو لي، المؤلف الأول للدراسة: “لقد شعرنا بسعادة غامرة عندما اكتشفنا أن الحالة الغذائية للخلية، وخاصة مستويات الليوسين، تؤثر بشكل مباشر على إنتاج الطاقة”. “هذه الآلية تمكن الخلايا من التكيف بسرعة مع الطلب المتزايد على الطاقة خلال فترات وفرة المواد الغذائية.”
وكشفت الدراسة أيضًا أن البروتين المسمى SEL1L يلعب دورًا مهمًا في هذه العملية. SEL1L هو جزء من نظام مراقبة الجودة في الخلية الذي يحدد ويزيل البروتينات المعيبة أو غير المطوية. يبدو أن الليوسين يقلل من نشاط SEL1L، مما يقلل من انهيار بروتينات الميتوكوندريا ويحسن أداء الميتوكوندريا. وقال لي: “إن تعديل مستويات الليوسين وSEL1L يمكن أن يكون استراتيجية لتعزيز إنتاج الطاقة”. “ومع ذلك، من المهم توخي الحذر. ويلعب SEL1L أيضًا دورًا حاسمًا في منع تراكم البروتينات التالفة، وهو أمر ضروري للصحة الخلوية على المدى الطويل.”
آثار أوسع على الصحة والمرض
ولاستكشاف التأثير الأوسع للنتائج التي توصلوا إليها، قام الباحثون بدراسة العملية في الكائن الحي النموذجي التهاب الربداء الرشيقة. اكتشفوا أن المشاكل في استقلاب الليوسين يمكن أن تضعف وظيفة الميتوكوندريا وحتى تسبب مشاكل في الخصوبة. عندما قام الفريق بفحص خلايا سرطان الرئة البشرية، وجدوا أن بعض الطفرات التي تؤثر على استقلاب الليوسين تساعد الخلايا السرطانية على البقاء على قيد الحياة، مما يسلط الضوء على عامل مهم لاستراتيجيات علاج السرطان في المستقبل.
تظهر هذه الاكتشافات أن العناصر الغذائية التي نستهلكها تفعل أكثر من مجرد تغذية الجسم، فهي تؤثر بشكل فعال على كيفية إنتاج الطاقة داخل الخلايا. من خلال الكشف عن كيفية تأثير الليوسين على استقلاب الميتوكوندريا، تشير الدراسة إلى أهداف علاجية جديدة محتملة للحالات المرتبطة بانخفاض إنتاج الطاقة، بما في ذلك السرطان واضطرابات التمثيل الغذائي.
تلقى هذا البحث الدعم من خلال استراتيجية التميز الألمانية كجزء من CECAD ومن عدة مراكز بحثية تعاونية تمولها مؤسسة الأبحاث الألمانية (DFG). وجاء التمويل الإضافي من مجلس البحوث الأوروبي عبر منحة ERC المتقدمة “الاستراتيجيات الخلوية لمراقبة جودة البروتين – التدهور” (CellularPQCD) ومن مؤسسة ألكسندر فون هومبولت.
المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily
