Forskere opdager nye og skadelige kobber-proteinkomplekser

Kobber er vigtigt for mange processer i vores krop. Det understøtter produktionen af ​​røde blodlegemer, stofskifte, og dannelsen af ​​bindevæv og knogler, blandt andet. Kobber er også kendt for at spille en rolle i sygdomme som kræft, diabetes og Alzheimers sygdom. Desværre, vi ved endnu ikke præcist, hvad den rolle indebærer. Forskere fra Delft University of Technology og det polske videnskabsakademi har nu opdaget en ny brik i puslespillet. For at kunne udføre sit arbejde, kobber binder sig til forskellige typer proteiner i cellen. Og selvom de komplekser, der dannes i denne proces, ikke i sig selv er skadelige, midlertidige "mellemformer" synes at opstå under bindingen, hvilket kan føre til beskadigelse af cellen. Resultaterne af undersøgelsen er offentliggjort i Angewandte Chemie .

En gennemsnitlig person indtager omkring 2 til 5 milligram kobber hver dag. Det findes, for eksempel, i kød, fisk og nødder. Kroppen absorberer omkring en tredjedel af disse få milligram kobber, og resten udskilles.

I kroppen, kobber kan kun forekomme som to ioner:kobber 1+ og kobber 2+. Kobber 1+ er skadeligt for celler. "Det kan reagere med ilt, danner såkaldte reaktive oxygenarter, " siger forskningsleder Peter-Leon Hagedoorn fra Delft University of Technology. "Dette er ustabile molekyler, der er meget skadelige for cellen." Den anden ion, kobber 2+, indgår ikke i skadelige reaktioner med ilt, men binder til forskellige typer proteiner. De resulterende komplekser, proteiner, der indeholder en lille mængde kobber, udføre vigtige cellulære opgaver. Imidlertid, kobber 2+ kan reagere med andre stoffer i cellen, skabe det farlige kobber 1+.

Frosset tallerken

I sig selv, derefter, kobber 2+ er ikke specielt skadeligt for celler. Når det først har bundet et protein, den er stabil og repræsenterer ikke en trussel. Alligevel, i nærværelse af proteinkomplekser, som kobber 2+ har bundet sig til, reaktive oxygenarter ser ud til at dannes, som forskere kender fra andre undersøgelser. Indtil nu, det har været uklart, hvordan dette er muligt. "I min gruppe, vi er meget interesserede i metaller i proteiner, " siger Hagedoorn. "Vi ønskede at finde ud af præcis, hvordan reaktive oxygenarter dannes i cellen i nærværelse af disse stabile komplekser indeholdende kobber 2+."

Forskerne fokuserede på det øjeblik, hvor kobber 2+ binder sig til et lille stykke protein. "Vi kalder sådan et stykke protein et motiv, og motivet som kobber binder sig til består kun af tre aminosyrer, " forklarer Hagedoorn. "I vores laboratorium, vi er i stand til hurtigt at blande kobber 2+ med disse proteinmotiver. Vi fryser derefter prøverne på forskellige tidspunkter ved at skyde dem mod en kold plade med lynets hast. Ved hjælp af elektron paramagnetisk resonans, vi kunne se, hvordan komplekserne ændrede sig over tid. Ved at bruge denne teknik, det er muligt at måle de magnetiske egenskaber af uparrede elektroner i kobberionerne, så du med det samme opdager, når noget ændrer sig i ionens kemiske miljø."

Trin for trin

Forskningen viste, at kobber ikke binder sig til et protein på én gang, men at det binder trin for trin – eller rettere, aminosyre for aminosyre. "I denne proces, der oprettes midlertidige mellemformer, hvis eksistens tidligere var ukendt for os, " siger Hagedoorn. Disse mellemformer overlever ikke længe:kun omkring en tiendedel af et sekund. Derefter, kobberet er fuldstændig bundet til motivet og komplekset er stabilt. Men i den korte tid, de eksisterer, de nyopdagede mellemformer kan reagere med ilt. Og det kan føre til de reaktive oxygenarter, som er så skadelige for cellen, og som vi bekæmper med antioxidanter i hverdagen. Forskerne har også mistanke om, at de mellemliggende former spiller en rolle i andre kobber-relaterede processer, såsom transport af kobber over cellemembranen.

Resultaterne øger den grundlæggende forståelse af kobbers adfærd i cellen. Det er muligt, at de nyopdagede mellemformer og de reaktioner, de forårsager, spiller en rolle i udviklingen af ​​sygdomme. Men om det virkelig er tilfældet, er endnu ikke afgjort. Hagedoorn siger, "Vi ved nu, at disse reaktive mellemformer eksisterer. Præcis hvad de gør i cellen, og om de er, Ja, roden til visse sygdomme skal undersøges nærmere."