میتوکندریها، نیروگاههای کوچک درون سلولها، مسئول تولید انرژی مورد نیاز بدن هستند. دانشمندان مدتها میدانستند که مواد مغذی روی عملکرد آنها تأثیر میگذارند، اما مکانیسم دقیق این ارتباط تا کنون در هالهای از ابهام قرار داشت. اکنون پژوهشگران دانشگاه کلن موفق به کشف مکانیسمی شدهاند که نشان میدهد اسید آمینهای به نام لوسین (Leucine) چگونه میتواند توان میتوکندری را به شکلی چشمگیر افزایش دهد.
چگونه لوسین نیروگاه سلول را تقویت میکند
لوسین یک اسید آمینه ضروری است که بدن قادر به تولید آن نیست و باید از طریق رژیم غذایی تأمین شود. این ماده به وفور در گوشت، لبنیات، لوبیا و عدس یافت میشود. پیش از این نقش لوسین در ساخت پروتئین مشخص بود، اما مطالعه جدید که در مجله Nature Cell Biology منتشر شده، کارکرد دیگری را آشکار کرده است.
تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور تورستن هوپه از مؤسسه ژنتیک و خوشه برتر تحقیقات پیری CECAD دریافتند که لوسین از تجزیه پروتئینهای حیاتی روی غشای خارجی میتوکندری جلوگیری میکند. این پروتئینها نقش کلیدی در انتقال مولکولهای متابولیکی به درون میتوکندری دارند و با محافظت از آنها، کارایی تولید انرژی به طور قابل ملاحظهای بالا میرود.
نقش پروتئین SEL1L در تنظیم انرژی
محققان همچنین پروتئینی به نام SEL1L را شناسایی کردند که به عنوان بخشی از سیستم کنترل کیفیت سلول عمل میکند. در شرایط عادی، SEL1L پروتئینهای آسیبدیده را نشانهگذاری و برای تخریب آماده میکند. اما جالب اینجاست که لوسین فعالیت SEL1L را سرکوب میکند و در نتیجه تخریب پروتئینهای میتوکندری کاهش مییابد و بازده انرژی افزایش پیدا میکند.
دکتر کیاوچو لی، نویسنده اول مطالعه، میگوید: «تنظیم سطوح لوسین و SEL1L میتواند استراتژی مؤثری برای افزایش تولید انرژی باشد، اما باید با احتیاط عمل کرد؛ زیرا SEL1L نقش مهمی در جلوگیری از انباشته شدن پروتئینهای آسیبدیده دارد که برای سلامت بلندمدت سلول ضروری است.»
ارتباط با سرطان و بیماریهای متابولیک
برای درک بهتر پیامدهای این کشف، پژوهشگران به سراغ کرم گرد Caenorhabditis elegans رفتند و مشاهده کردند که اختلال در تجزیه لوسین میتواند عملکرد میتوکندری را مختل کند و حتی باعث ناباروری شود. در آزمایش روی سلولهای سرطان ریه انسان نیز مشخص شد که برخی جهشهای مرتبط با متابولیسم لوسین به بقای سلولهای سرطانی کمک میکنند. این یافته میتواند دریچهای جدید به سوی درمانهای هدفمند باز کند.
این پژوهش نشان میدهد که مواد مغذی صرفاً سوخت بدن نیستند، بلکه در سطح مولکولی نحوه مدیریت انرژی را تغییر میدهند. گام بعدی پژوهشگران بررسی دقیقتر مسیرهای سیگنالینگ و امکان استفاده از این مکانیسم برای درمان اختلالات متابولیک و سرطان خواهد بود.
