การศึกษาวิจัยใหม่เผยให้เห็นบทบาทสำคัญของโปรตีนไมโตคอนเดรียในการฟื้นฟูหัวใจ

ไมโตคอนเดรียมีบทบาทสำคัญในการให้พลังงานที่จำเป็นต่อการทำงานของเซลล์อย่างเหมาะสม ในไมโตคอนเดรีย พลังงานถูกผลิตขึ้นโดยห่วงโซ่การหายใจ ซึ่งประกอบด้วยคอมเพล็กซ์ 5 แห่งที่เรียกว่า CI-CV คอมเพล็กซ์เหล่านี้สามารถประกอบกันเป็นซูเปอร์คอมเพล็กซ์ได้ แต่ยังมีข้อมูลน้อยมากเกี่ยวกับบทบาทของกระบวนการนี้และการควบคุมกระบวนการนี้

การศึกษาใหม่นี้ตรวจสอบกลไกของการประกอบซูเปอร์คอมเพล็กซ์และเผยให้เห็นผลกระทบที่สำคัญของปัจจัยการประกอบไมโตคอนเดรียต่อการสร้างเนื้อเยื่อหัวใจใหม่ การศึกษานี้ได้รับการนำโดยดร. José Antonio Enríquez จากศูนย์วิจัยหัวใจและหลอดเลือดแห่งชาติ (CNIC) และดร. Nadia Mercader จากมหาวิทยาลัยเบิร์นในสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์รับเชิญที่ CNIC

การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร Developmental Cellแสดงให้เห็นว่าสมาชิกในกลุ่มโปรตีน Cox7a มีบทบาทสำคัญในการประกอบไดเมอร์ CIV และการประกอบนี้มีความสำคัญต่อการทำงานที่เหมาะสมของไมโตคอนเดรีย และต่อการผลิตพลังงานในเซลล์ด้วย

กลุ่มโปรตีน Cox7a ประกอบด้วยสมาชิก 3 ตัว ได้แก่ Cox7a1, Cox7a2 และ Cox7a2l (เรียกอีกอย่างว่า SCAF1) จากการศึกษาก่อนหน้านี้ของทั้งสองกลุ่มพบว่าเมื่อ CIV มี SCAF1 ก็จะจับกับ CIII ได้อย่างแนบแน่น จนเกิดเป็นซูเปอร์คอมเพล็กซ์ของระบบทางเดินหายใจที่เรียกว่าเรสพิราโซม จากการศึกษาก่อนหน้านี้ ผู้เขียนตั้งสมมติฐานว่าการรวม Cox7a2 เข้าไปจะทำให้ CIV ไม่สามารถจับกับ CIV ได้ ในขณะที่โมเลกุล CIV ที่มี Cox7a1 จะจับกับ CIV โฮโมไดเมอร์ การศึกษาใหม่นี้แสดงให้เห็นในเชิงทดลองว่า Cox7a1 มีบทบาทในการสร้างโฮโมไดเมอร์ CIV เหล่านี้

เซลล์พัฒนาการ (2024). DOI: 10.1016/j.devcel.2024.04.012

นักวิจัยพบว่าการทำงานร่วมกับแบบจำลองปลาซิบราฟิช พบว่าการขาด Cox7a1 ช่วยป้องกันการก่อตัวของไดเมอร์ CIV และการสูญเสียไดเมอร์เหล่านี้ส่งผลกระทบต่อน้ำหนักและความสามารถในการว่ายน้ำของปลาที่ได้รับผลกระทบ

“Cox7a1 ถูกแสดงออกในเซลล์กล้ามเนื้อลายเป็นหลัก และเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อโครงร่างได้รับผลกระทบมากที่สุดจากการขาดการทำงานของ Cox7a1 กล้ามเนื้อลายประเภทสำคัญอีกประเภทหนึ่งคือกล้ามเนื้อหัวใจ” ดร. เอนริเกซอธิบาย

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าการสูญเสีย Cox7a1 ในกล้ามเนื้อโครงร่างจะส่งผลเสีย แต่การไม่มี Cox7a1 ในกล้ามเนื้อหัวใจกลับช่วยปรับปรุงการตอบสนองในการสร้างใหม่ของหัวใจต่อการบาดเจ็บ

“ผลลัพธ์นี้แสดงให้เห็นว่าโปรตีนเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นความสามารถของหัวใจในการซ่อมแซมตัวเองหลังได้รับบาดเจ็บ” แคโรไลนา การ์เซีย-โปจาโตส ผู้เขียนคนแรกของการศึกษานี้อธิบาย

เพื่อศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับหน้าที่ของ Cox7a1 นักวิจัยของ CNIC Enrique Calvo และ Jesús Vásquez ได้ทำการศึกษาโปรตีโอมิกส์ของกล้ามเนื้อโครงร่างและกล้ามเนื้อหัวใจในปลาซิบราฟิชที่ไม่มี Cox7a1 การวิเคราะห์นี้ได้รับการเสริมด้วยการศึกษาเมตาโบโลมิกส์ที่ดำเนินการโดยเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยเบิร์น การวิเคราะห์แบบผสมผสานนี้เผยให้เห็นความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากปลาที่ไม่ได้ดัดแปลงที่มีการแสดงออกของ Cox7a1 ที่สมบูรณ์

“ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่าโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการประกอบของไมโตคอนเดรียซูเปอร์คอมเพล็กซ์อาจส่งผลอย่างมีนัยสำคัญต่อการควบคุมการเผาผลาญ ซึ่งอาจเปิดทางไปสู่การรักษาใหม่ๆ สำหรับโรคหัวใจและภาวะการเผาผลาญอื่นๆ” ดร. เมอร์คาเดอร์กล่าว

ตามที่ทีมวิจัยได้กล่าวไว้ การค้นพบนี้ถือเป็น "ก้าวสำคัญในการทำความเข้าใจกลไกของเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการฟื้นฟูหัวใจ และอาจเป็นแนวทางไปสู่การพัฒนาการบำบัดที่มุ่งเน้นไปที่การกระตุ้นการฟื้นฟูหัวใจ"

ผู้เขียนสรุปได้ว่าปัจจัยการประกอบไมโตคอนเดรียสามารถส่งผลต่อการควบคุมการเผาผลาญได้อย่างมีนัยสำคัญ