Forskere udforsker potentiel behandling for mitokondriesygdomme

Huntington's. Parkinsons. Muskeldystrofi. Lou Gehrigs. Disse sygdomme deler en fælles årsag, der ødelæggende berøver de syge deres energi, muskel kontrol, og i tilfælde af Huntingtons, deres fornuft. Men nu, en gruppe forskere fra UConn beskriver, hvordan en mulig terapi kan fungere.

Hvad alle disse frygtindgydende sygdomme har til fælles er dysfunktionelle mitokondrier. Mitokondrier er kroppens små kraftværker. Disse små, stavformede strukturer inde i vores celler optager ilt og næringsstoffer og udleder ATP, kroppens brændstof (ATP er for celler, hvad benzin er for biler.) Når mitokondrier ikke fungerer så godt, dysfunktionen kan forårsage mærkelige og forfærdelige symptomer, der er særligt belastende i dele af kroppen, der kræver masser af energi:især muskler, hjernen, og nervevæv.

Mitokondrielle sygdomme har en tendens til at forværres med alderen. Forskere har gættet, at mitokondrier ældes, ligesom resten af ​​vores krop gør. Skader erhvervet over tid kan bidrage til mitokondriesygdomme, men de er ikke helt sikre på, hvad der sker, eller hvordan de kan stoppe det.

"Det er snigende sygdomme, fordi de berøver dine celler deres energi. De er så svære at diagnosticere, og symptomerne kan være så forskellige, " siger Nathan Alder, en molekylær biofysiker i Institut for Molekylær og Cellebiologi ved UConn.

Alder og andre forskere fra UConn, University of Texas, og Alexandria LaunchLabs forsker i en gruppe af forbindelser, der ser ud til at beskytte og endda reparere skader på mitokondrier. Forskerne beskriver forbindelserne, kaldet SS-peptider, og en potentiel måde, de kan arbejde på at helbrede mitokondrier i et kommende nummer af Journal of Biological Chemistry .

SS-peptider er lavet af aminosyrer, byggestenene i proteiner, men hvert SS-peptid er kun fire aminosyrer langt. De har alle den samme grundlæggende plan:to aminosyrer med en positiv ladning vekslende med to aromatiske aminosyrer ("aromatisk" er et kemiudtryk, der betyder, at de har en ringlignende struktur, der ligner benzen).

Tidligere forskning af Hazel Szeto ved Cornell University, som først beskrev SS-peptider og fungerede som medforfatter på denne undersøgelse, viste, at SS-peptider kan trænge ind i enhver celle i kroppen, og mitokondrier suger dem op som svampe. Alder og hans kolleger ville finde ud af, hvad peptiderne gjorde, da de kom derind. Ved at bruge tilgange lige fra computermodellering til at studere mitokondrier i laboratoriet, de begyndte at se peptidernes virkninger. Det ser ud til, at de kan ændre og potentielt reparere mitokondrier ved at justere deres membraners elektriske egenskaber.

Mitokondrielle membraner er indviklet sprækkede dobbeltlag af fede molekyler kaldet lipider, der omgiver proteiner, der stikker ud af selve membranen. Det ydre lag af membranen "taler" med resten af ​​cellen, sanseforhold og passere ATP og andre molekyler frem og tilbage. Det labyrintiske indre lag af membranen holder ATP-fabrikkerne. Et af de specielle lipider beriget i den indre membran, kardiolipin, har en stærk affinitet for SS-peptider.

Mitokondrier har en tendens til at akkumulere positivt ladede ting som calciumioner - mitokondrier tjener faktisk som opbevaringscentre for cellulært calcium. Alligevel kan calciumoverbelastning forårsage skade på mitokondriers kardiolipinholdige membraner over tid, river ind i membranen og forårsager permanent skade.

SS-peptider kan forhindre det i at ske, Alder og hans kolleger fandt. Peptiderne er positivt ladede, men på en blidere måde end calcium; de putter sig ind mod mitokondriemembranen og beskytter den mod de mindre, mere skadelige calciumioner.

"Dette er sandsynligvis ikke den eneste effekt af SS-peptider. Men det er interessant, " siger Alder. Forskerne ønsker at forstå mere om, hvordan peptiderne interagerer med mitokondrierne, og hvorfor de ser ud til at have så bredt baseret effekt mod så mange mitokondrielle lidelser. Holdet bruger i øjeblikket UConns kernemagnetiske resonansfaciliteter til at få detaljerede billeder af SS-peptidets strukturelle egenskaber og hvordan peptiderne kan ændre eller bevare formen af ​​mitokondriemembranerne. "Vi ved, at de virker. Vi vil gerne vide, hvordan de fungerer. Ved at forstå virkningsmekanismen, vi kan konstruere mere effektive peptidanaloger og muligvis skræddersy dem til at behandle specifikke mitokondrielle lidelser, " siger Alder.