Ano ang mekanismo kung saan ang antioxidant glutathione ay nagpapanatili ng kalusugan ng mitochondrial?

Glutathione ay isang tripeptide na naglalaman ng gamma amide bond at thiol group, na binubuo ng glutamic acid, cysteine, at glycine, na nasa halos bawat cell ng katawan. Ang natural na glutathione ay isang protina na may mga epektong antioxidant, na epektibong lumalaban sa mga negatibong epekto ng mga proseso ng oxidative sa kalusugan ng tao, nagpapalusog sa mga organo tulad ng atay at bato, tumulong sa pagtanggal ng mga libreng radikal sa katawan, at itaguyod ang pagpapahusay ng immune system.

1: Ano ang pang-araw-araw na pagpapakita ng glutathione?

Ang glutathione ay malawak na naroroon sa mga hayop at halaman at may mahalagang papel sa mga buhay na organismo. Ang nilalaman ay mataas sa lebadura ng tinapay, mikrobyo ng trigo, at atay ng hayop, na umaabot sa 100-1000 mg/100g. Ito ay nasa dugo ng tao sa 26-34 mg/100g, dugo ng manok sa 58-73 mg/100g, dugo ng baboy sa 10-15 mg/100g. Ang nilalaman ay mataas din sa mga kamatis, pinya, at mga pipino (12-33 mg/100g), habang ito ay mababa sa kamote, mung bean sprouts, sibuyas, at mushroom (0.06-0.7 mg/100g). At ang glutathione na nakatagpo natin ay higit sa lahat ay nasa dalawang anyo: reduced form (G-SH) at oxidized form (GSSG), na may pinababang form na accounting para sa karamihan ng glutathione na na-synthesize sa ilalim ng panloob na biological na kondisyon. Ang glutathione reductase ay maaaring mag-catalyze ng interconversion sa pagitan ng dalawang uri, at ang coenzyme nito ay maaari ding magbigay ng NADPH para sa pentose phosphate bypass metabolism. Dahil ang pangkat ng thiol sa cysteine ​​ay ang aktibong pangkat ng glutathione (kaya naman ang glutathione ay madalas na dinaglat bilang G-SH), madali itong mabigkis sa ilang partikular na gamot (tulad ng acetaminophen), mga lason (tulad ng mga libreng radical, iodoacetic acid), mabibigat na metal, atbp., at may integrative na epekto ng detoxification. Samakatuwid, ang glutathione (lalo na ang glutathione sa mga selula ng atay) ay maaaring lumahok sa conversion ng sangkap, sa gayon ay ginagawang hindi nakakapinsalang mga sangkap ang mga nakakapinsalang lason sa katawan at ilalabas ang mga ito sa katawan.

2: Paano pinapanatili ng antioxidant glutathione ang kalusugan ng mitochondrial?

Ang ilang mga mekanismo ng nutrition sensing na natuklasan sa ngayon ay nagkaroon ng malalim na epekto sa kalusugan ng tao. Ang isang pangunahing halimbawa ay ang pagtuklas ng nutritional sensing mechanism ng cholesterol, na humantong sa pagbuo ng mga statin na nagliligtas ng buhay.

Ang pokus ng mga natuklasang ito ay kung paano nakakakita ng mga sustansya ang buong cell. Gayunpaman, ang bawat cell ng tao ay may independiyenteng, membrane na nakapaloob na mga organel na nangangailangan din ng gasolina upang maisagawa ang mahahalagang function. Kaya, mayroon din ba silang sariling mga sensor ng nutrisyon?

Sa isang bagong pag-aaral, natuklasan ng mga mananaliksik mula sa Metabolism Regulation at Genetics Laboratory sa Rockefeller University sa Estados Unidos sa unang pagkakataon ang pabrika ng enerhiya na mitochondria sa mga selula. Ang nutritional sensor na ito ay bahagi ng isang protina na nagsisilbi sa tatlong function: sensing, regulate, at transporting ng antioxidant glutathione sa loob ng mitochondria, kung saan gumaganap ng kritikal na papel ang glutathione sa pagpigil sa mga reaksiyong oxidative at pagpapanatili ng naaangkop na antas ng iron. Ang antioxidant na ito ay partikular na sagana sa mitochondria, at ang mga mananaliksik ay nag-iisip na ang pag-andar nito ay hindi mapaghihiwalay mula dito. Ito ay dahil bilang pangunahing sistema ng paghinga ng mga selula, ang mitochondria ay gumagawa ng enerhiya. Ngunit ang mitochondria ay maaari ding pagmulan ng isang malaking halaga ng oxidative stress, na nauugnay sa cancer, diabetes, metabolic disorder, sakit sa puso at baga, atbp. Kung ang antas ng glutathione sa mitochondria ay hindi tiyak na pinananatili, ang lahat ng mga sistema ay hindi gumagana. Gayunpaman, kung paano pumapasok ang glutathione sa mitochondria ay palaging hindi alam, hanggang 2021 nang natuklasan ng isang bagong pangkat ng pananaliksik ang isang transporter protein na tinatawag na SLC25A39 na maaaring maghatid ng glutathione. Parang kaya nitong i-regulate ang nilalaman ng glutathione. Ang proseso ng sirkulasyon ay halos ganito: kapag mababa ang nilalaman ng antioxidant na ito, tataas ang nilalaman ng SLC25A39, habang kapag mataas ang nilalaman ng antioxidant na ito, bababa ang antas ng transportasyon nito. Ang mga resulta ng pananaliksik na ito ay mariing nagmumungkahi na ang mitochondria ay may paraan upang makita at maisaayos ang mga antas ng mga pagbabagong ito, ibig sabihin, kahit papaano ay kakalkulahin ng mitochondria kung gaano karaming glutathione ang mayroon sila at iasaayos ang dami ng antioxidant na ito na pumapasok sa katawan batay sa halagang ito. ”

3: Paano ayusin at baguhin ang dami ng glutathione na pumapasok sa katawan?

Upang maunawaan kung paano ito nakakamit ng mitochondria, pinagsama ng research team ang biochemical research, computational method, at gene screening, at nalaman na ang "SLC25A39 ay parehong sensor at transporter". Nakakita ang mga mananaliksik ng kakaibang dagdag na loop sa glutathione kapag inihambing ang istraktura ng SLC25A39 sa mga istruktura ng iba pang mga transporter ng pamilya ng SLC sa database ng istraktura ng protina ng AlphaFold. Nang alisin nila ang singsing mula sa protina na ito gamit ang isang molekular na kutsilyo, ang kakayahan ng protina sa transportasyon ay nanatiling hindi nagbabago, ngunit nawalan ito ng kakayahang makaramdam ng glutathione. Sinasabi ng mga mananaliksik na nang matuklasan namin ang kawili-wiling singsing na ito, nahulaan namin na ito ay dalawang ganap na independiyenteng mga domain, ang isa ay nakadarama ng glutathione at ang isa pa ay nagdadala ng glutathione. Bilang karagdagan, sinusuportahan din ng bagong pag-aaral na ito ang teorya na ang glutathione ay ang "chaperone" ng bakal.

4：Bakit tinatawag na "molecular partner" ng iron ang glutathione?

Alam namin na ang bakal ay ang pinaka-sagana at halos mahalaga para sa lahat ng mga cellular function, ngunit ito rin ay lubos na oxidative; Kung walang proteksyon mula sa glutathione, magti-trigger ito ng oxidative stress sa mga cell, na magdudulot ng pinsala. "Sa eksperimento, nakumpirma na ang SLC25A39 ay may mga natatanging tampok na bakal sa ibabaw nito bilang bahagi ng mekanismo ng glutathione sensing. Napakahalaga na mapanatili ang ratio ng glutathione sa iron, dahil kung ang glutathione ay masyadong mababa, ang iron ay nagiging napaka-aktibo, habang kung ang glutathione ay masyadong mataas, ang bakal ay hindi maaaring gumana nang epektibo.

Sinasabi ng mga mananaliksik na dahil sinubukan ng mga tao na baguhin ang kabuuang antas ng glutathione, ngunit madalas na nag-aalala tungkol sa mga epekto nito, ngayon ay mayroon na tayong paraan upang baguhin ang antas ng glutathione sa mitochondria nang hindi naaapektuhan ang ibang bahagi ng selula. Ang naka-target na therapy na ito sa pamamagitan ng mga espesyal na transporter protein ay maaaring magbigay-daan sa amin na makakita ng higit pang mga resulta ng pagbabago.