Badacze z Dziecięcego Szpitala Św. Judy w Memphis, Tennesee przeprowadzili wnikliwe badania reakcji komórki żywego organizmu na obniżony poziom Koenzymu A, najważniejszej cząsteczki w codziennych cyklach życiowych każdej komórki. Zaobserwowali i opisali oni jakie dokładnie wprowadzane na bieżąco zmiany genetyczne i biochemiczne stanowią odpowiedź komórki na niedobór tej kluczowej cząsteczki. Wyniki tych badań stanowią najdokładniejszy jak do tej pory szczegółowy opis zmian metabolicznych wywoływanych potencjalnie śmiertelnym bodźcem.
Metabolizm to wszystkie reakcje biochemiczne przyczyniające się do utrzymania zdrowia komórki, między innymi rozkład i synteza różnych cząsteczek w celu produkcji energii oraz substancji, których komórka potrzebuje do normalnego działania. Koenzym A odgrywa kluczowe role w metabolizmie komórki, uczestnicząc w przemianie tlenowej sacharydów w Cyklu Krebsa, w syntezie kwasów tłuszczowych oraz w syntezie steroidów.
Badania zespołu ze Św. Judy stanowią ważny wkład w rozwijające się intensywnie pole metabolomiki - nauki o cząsteczkach uczestniczących w metabolizmie. Razem z genetycznymi badaniami komórki, metabolomika pozwala naukowcom zobaczyć dokładniej w jaki sposób ciało stara się utrzymać przy zdrowiu zarówno w normalnych dla siebie warunkach, jak i w okresach stresu środowiskowego, takich jak czas głodu lub choroby.
Badacze sprawdzali reakcje na zmniejszony poziom koenzymu A na modelu myszy, blokując produkcję CoA za pomocą hopantenianu (HoPan). HoPan jest związkiem wchodzącym w reakcję z kinazą pantotenianu (PanK), enzymem rozpoczynającym pierwszy etap cyklu produkcji CoA. Po przerwaniu produkcji koenzymu A komórki szybko zaczęły wycofywać ten związek z użycia w innych procesach tak, aby mógł być wykorzystany do jednego zadania: wydobycia niezbędnej do życia energii ze składników odżywczych w mitochondriach.
Dodatkowo badania naukowców wykazały, że to PanK reguluje stężenia koenzymu A w komórce w zależności od tego ile i gdzie go w danym momencie potrzeba. Wcześniejsze badania, przeprowadzone również u Św. Judy, wskazały na istnienie czterech różnych rodzajów PanK w różnych miejscach komórki, oraz że dla każdego z nich duże stężenie CoA jest inhibitorem. To pozwala komórce na regulację poziomu stężenia CoA w różnych miejscach w zależności od wielkości zapotrzebowania na ten enzym.
W ostatniej publikacji jest mowa o genach, jakie uaktywniają się na skutek niskich koncentracji CoA, aby zablokować inne procesy normalnie wykorzystujące daną komórkę i pozwolić CoA na uwalnianie glukozy z wątroby i przetwarzanie jej w mitochondriach na ATP.
Wszystkie te obserwacje mają duże znaczenie nie tylko ze względu na samą możliwość dokładnego wglądu w odpowiedź komórki na znaczne zmniejszenie stężenia ważnej cząsteczki. Zmiany w aktywności pewnych genów i enzymów stanowią również modelowy przykład łagodniejszego zakłócenia poziomu stężenia CoA, który może być powodem dolegliwości mózgu, zwanej neurodegeneracją związaną z kinazą pantotenianu (PKAN). Jest to przypadłość dziedziczna, wywoływana mutacjami PanK, które mogą prowadzić do niedoboru PanK w mitochondriach mózgu. W poprzedniej publikacji, naukowcy ze Św. Judy wykazali, jak specyficzne mutacje w jednej z form PanK mogą dezaktywować ten enzym, co z kolei zmniejsza poziom koenzymu A i prowadzi do PKAN.
Na przykładzie myszy wykazano, że niskie stężenia koenzymu A w organizmie mogą prowadzić do hipoglikemii. Zbadano także poszczególne etapy obrony komórek przed brakiem CoA.


http://news.biocompare.com