دانشمندان از روشی یکپارچه برای مطالعه چگونگی اتصال و اندرکنش COQ9 با لیپیدها استفاده کردند
28 ژانویه 2019 - سنتز و انتقال لیپیدهای بیولوژیکی به درون سلولها که اکثر حجم آنها از آب پر شده است، بزرگترین مشکل در علم زیست شناسی است. یکی از راه حل هایی که طبیعت برای آن ابداع کرده است استفاده از پروتئین های متصل شونده به چربیها است که به شیوه های مختلفی کار می کنند: آنزیم هایی که به غشای بیولوژیکی نفوذ می کنند، پروتئین های"chaperone" که لیپیدها را در یک پاکت حل کرده و آنها را به آنزیمها انتقال می دهند و یا آنها را وارد غشاء ها می کنند و سپس آنزیم های "liftases" که لیپیدها را از غشا دو لایه تا حدی بیرون می کشند.
یکی از مهم ترین چربی ها، کوآنزیم کیو یا CoQ است که به عنوان یک کو فاکتور برای آنزیم های متعدد در بسیاری از ارگانیسم های مختلف عمل می کند. کمبود CoQ با مشکلات متابولیکی نادر و بیماری هایی مانند دیابت نوع 2 و پارکینسون مرتبط است. CoQ همچنین یکی از هیدروفوبیک ترین ("آب گریز") مولکول ها در طبیعت است و در عمق غشای میتوکندری دور از آب جاسازی شده است و در فعالیت تولید انرژی توسط میتوکندری دخیل است.
محققان در مورد پروتئینی به نام COQ9 که یک پروتئین متصل شونده به چربی است و در ارتباط با بیوسنتز CoQ می باشد، تحقیق کردند. به نظر می رسد نقش این پروتئین در این مسیر، اهمیتی حیاتی دارد زیرا از دست رفتن عملکرد COQ9 در بسیاری از ارگانیسم ها سبب کمبود شدید CoQ شده و منجر به تمام مشکلات فوق الذکر می شود. با این وجود، دانشمندان هنوز نمی دانند COQ9به کدامیک از لیپید(یا لیپیدها)متصل می شود و یا چگونه به آنها دسترسی می یابد و حتی نمی دانند چگونه اتصال به آنها به سایر آنزیم ها در ساخت CoQ کمک می کند.
دانشمندان آزمایشگاه Matteo Dal Peraro در موسسه Bioengineering EPFL که با آزمایشگاه David Pagliarini در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون همکاری می کنند، از یک رویکرد یکپارچه متشکل از ترکیبی از مطالعات ساختاری، بیوشیمیایی و محاسباتی برای بررسی نحوه ی اتصالCOQ9 به لیپید ها و اندرکنش با آنها بهره جستند.
این مطالعه نشان داد که COQ9 لیپید های ایزوپرن معطر(آروماتیک) را به هم متصل می کند و از طریق یک مارپیچ آمفی پتیک (هر آب دوست و هم آب گریز) در انتهای خود به غشا دسترسی می یابد. به نظر می رسد هر دو این اعمال برای نقش بیولوژیکی این پروتئین در تولیدCoQ بسیار مهم هستند. دانشمندان همچنین دریافتند که چگونه COQ9 ممکن است با یک آنزیم در این مسیر، به نام COQ7 ارتباط برقرار کند، آنزیم COQ7 قدم بعدی تا آخرین مرحله را در بیوسنتز CoQ کاتالیز می کند.
نتایج این مطالعه نشان داد که COQ9 با دستیابی به واسطه های CoQ از سطح تاخوردگی های غشای داخلی میتوکندری، بیوسنتز CoQ را امکان پذیر می کند. زیرا COQ9 ، این واسطه ها را به یک آنزیم بیوسنتز کننده تحویل می دهد.
دکتر Peraro می گوید: به طور کلی، بر اساس تجزیه و تحلیل های ما COQ9 به عنوان یک مدل جدید چگونگی بهره برداری طبیعت را از پروتئین های متصل شونده به چربی محیطی برای غلبه بر چالش های هیدروفوبیک نشان می دهد. این اطلاعات جدید درباره نحوه ی دسترسی یک پروتئین به لیپیدها، اتصال به آنها و ارائه ی یک لیگاند هیدروفوب ممکن است منجر به ابداع راهکارهای جدیدی برای درمان اختلالات کمبود چربی از جمله بیماری های مرتبط با CoQ که به سختی با استفاده از مکمل ها قابل درمان هستند، گردد.
علاوه بر این، رویکرد یکپارچه ای که توسط دانشمندان در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفت، می تواند به عنوان یک مدل برای مطالعه ی پروتئین های مرتبط با چربی یا متابولیسم لیپید و یا مسیرهای سیگنالینگ که مدولاسیون ظریف عملکرد آنها در سطح تماس غشاء با آب چالش برانگیز است، مورد استفاده قرار گیرد.
منبع:
https://www.news-medical.net/news/20190128/Scientists-use-integrative-approach-to-study-how-COQ9-binds-and-interacts-with-lipids.aspx