Bilim adamları, hücrelerin enerji üreten merkezleri ev tipi piller gibi çalıştığını varsaydılar

Bilim adamları, yıllarca, yaşayan hücrelerin enerji üreten merkezleri olan mitokondrinin ev tipi piller gibi çalıştığını, tek bir oda veya hücrenin içindeki kimyasal reaksiyondan enerji ürettiğini varsaydılar.

Bilim adamları, hücrelerin enerji üreten merkezleri ev tipi piller gibi çalıştığını  varsaydılar

Mitokondri (kırmızı) çoğu hücrede bulunan organellerdir. Bir hücrenin kimyasal enerjisi üretirler. Kredi: NICHD / U. malikâne

Bilim adamları, yıllarca, yaşayan hücrelerin enerji üreten merkezleri olan mitokondrinin ev tipi piller gibi çalıştığını, tek bir oda veya hücrenin içindeki kimyasal reaksiyondan enerji ürettiğini varsaydılar. Şimdi, UCLA araştırmacıları, mitokondrinin, enerjiyi güvenli bir şekilde yönetmek ve çok yüksek akıma hızlı erişim sağlamak için binlerce pil hücresini paketleyen bir Tesla elektrikli otomobil aküsüne benzer şekilde, bir dizide enerji üreten birçok bireysel biyoelektrik üniteden oluştuğunu göstermiştir.

“Daha önce hiç kimse buna bakmamıştı, çünkü bu düşünce tarzına çok kilitli kaldık; Bu varsayım, bir mitokondrinin bir batarya anlamına geldiğini belirtti. ”dedi. UCLA'daki David Geffen Tıp Okulu'nda endokrinoloji ve farmakoloji profesörü ve 14 Ekim 2019'da EMBO Dergisi'nde yayınlanan çalışmanın kıdemli yazarı Dr. Orian Shirihai . Bunun bir elektrikli araç devriminin her yerdeki Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles kampüsü üzerindeki etkilerini yaptığı Kaliforniya'da meydana gelmesi de tesadüf değildir.

Mitokondri bir tür organeldir - hücre içinde belirli fonksiyonları yerine getiren küçük yapılardır. İnsan vücudundaki tüm hücreler, kırmızı kan hücreleri hariç, bir veya daha fazla - bazen birkaç bin - mitokondri içerir. Bu organellerin, pürüzsüz bir dış zarı ve mitokondri'nin merkezine doğru uzanan, cristae adı verilen kıvrımları olan buruşuk bir iç zarı vardır. Şimdiye kadar araştırmacılar, iç zarın kırışık dokusunun amacının sadece enerji üretimi için yüzey alanını artırmak olduğunu düşünüyorlardı.

“Elektrikli araç mühendisleri bana büyük bir pil yerine birçok küçük pil hücresine sahip olmanın avantajlarını anlattı; bir hücreye bir şey olursa, sistem çalışmaya devam edebilir ve gerektiğinde çok sayıda küçük pil çok yüksek bir akım sağlayabilir, ”dedi.

Örneğin Tesla araçları, araç modeline bağlı olarak 5.000 ila 7.000 küçük akü hücresi tarafından desteklenmektedir. Büyük bir ızgarada düzenlenmiş olan küçük aküler, araçların hızlı bir şekilde şarj olmasını, verimli bir şekilde soğutulmasını ve hızlandırmak için hızlı bir şekilde büyük miktarda güç kullanmasını sağlar.

Geleneksel mikroskopi kullanarak Shirihai, hücrelerin çok sayıda küçük pil fikrine uymayan az sayıda çok uzun mitokondri ile iyi çalıştığını görmüştü. Her mitokondrinin gerçekten tek bir büyük batarya olup olmadığını merak etmeye başladı.

Shirihai ve arkadaşları, daha önce hiç görülmemiş bir çözünürlükte canlı hücrelerde mitokondri zarı üzerindeki gerilimi haritalamak için bir yaklaşım geliştirmek için zor bir zorluk ile karşı karşıya kaldılar. İki öğrenci, Dane Wolf ve Mayuko Segawa, mitokondri içini görselleştirmek ve organel içindeki enerji üretimini ve voltaj dağılımını izlemek için yüksek çözünürlüklü bir mikroskopi formunu optimize etti.

Shirihai, “Görüntülerin bize söylediği, bu crista'ların her birinin elektriksel olarak bağımsız olduğunu, özerk bir akü görevi görüyordu” dedi. “Bir cristae zarar görebilir ve diğerleri membran potansiyelini korurken işlevlerini durdurabilir.”

Mitokondrinin iç zarının dışarıya doğru döndüğü her cristae arasında, protein kümeleri, her cristae'nin sınırlarını oluşturur. Araştırmacılar, bu proteinler olmadan mitokondrinin hasara karşı daha duyarlı olduğunu biliyorlardı. Şimdi, Shirihai nedenini açıkladı: Proteinler normal olarak her bir kristatı komşularından bölerek elektrik yalıtkanları olarak görev yapar. Bu proteinlere sahip olmayan hücrelerde Shirihai, her bir mitokondrinin dev bir pil olduğunu buldu.

Shirihai, “Başlangıçta konuştuğum batarya uzmanları, haklı olduklarını duydukları için çok heyecanlıydı” dedi. “Mitokondri ve Teslas'ın küçük pilleri ile yakınsak bir gelişme olacağı ortaya çıktı.”

Araştırmacılar, keşif, mitokondrinin yaşlanma, hastalık ve tıbbi komplikasyonlardaki rollerinin yeni bir şekilde anlaşılmasına yardımcı olabilir. Yazarlar, birçok tıbbi durumun cristae yapısındaki ciddi rahatsızlıklarla ilişkili olduğunu belirtmektedir.

 



Shirihai, makalenin ortak yazarı ve UCLA'da profesör yardımcısı olan Marc Liesa ile birlikte. Wolf ve Segawa ilk yazarlar.

Araştırma için Ulusal Sağlık Enstitüleri, Ulusal Kanser Enstitüsü, Ulusal Diyabet ve Sindirim ve Böbrek Hastalıkları Enstitüsü, Deutsche Forschungsgemeinschaft ve Heinrich Heine Üniversitesi Düsseldorf tarafından sağlandı.

Referans: “Aynı mitokondri içindeki bireysel cristae farklı membran potansiyelleri sergiliyor ve fonksiyonel olarak bağımsız” Dane M Wolf tarafından
Mayuko Segawa, Arun Kumar Kondadi, Ruchika Anand, Sean T Bailey, Andreas S Reichert, Alexander M van der Bliek, David B Shackelford, Marc Liesa ve Orian S Shirihai,