การศึกษาใหม่เผยให้เห็นบทบาทสำคัญของโปรตีนไมโตคอนเดรียในการฟื้นฟูหัวใจ

ไมโตคอนเดรียมีบทบาทสำคัญในการให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับการทำงานที่เหมาะสมของเซลล์ ในไมโตคอนเดรีย พลังงานผลิตโดยห่วงโซ่การหายใจ ซึ่งประกอบด้วยห้าคอมเพล็กซ์ที่เรียกว่า CI-CV สารเชิงซ้อนเหล่านี้สามารถรวมตัวกันเป็นซูเปอร์คอมเพล็กซ์ได้ แต่ไม่ค่อยมีใครทราบเกี่ยวกับบทบาทของกระบวนการนี้และการควบคุม

การวิจัยใหม่ตรวจสอบกลไกของการประกอบซูเปอร์คอมเพล็กซ์ และเผยให้เห็นอิทธิพลที่สำคัญของปัจจัยการประกอบไมโตคอนเดรียต่อการสร้างเนื้อเยื่อหัวใจใหม่ การศึกษานี้นำโดยดร. José Antonio Henriques จากศูนย์วิจัยโรคหัวใจและหลอดเลือดแห่งชาติ (CNIC) และดร. Nadia Mercader จากมหาวิทยาลัยเบิร์นในสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์รับเชิญที่ CNIC

งานวิจัยที่ตีพิมพ์ใน วารสาร Developmental Cell แสดงให้เห็นว่าสมาชิกของโปรตีนในตระกูล Cox7a มีบทบาทสำคัญในการประกอบตัวไดเมอร์ CIV และส่วนประกอบนี้มีความสำคัญต่อ การทำงานของไมโตคอนเดรียที่เหมาะสมและเพื่อการผลิตพลังงานของเซลล์

โปรตีนในตระกูล Cox7a ประกอบด้วยสมาชิกสามชนิด: Cox7a1, Cox7a2 และ Cox7a2l (หรือที่เรียกว่า SCAF1) การศึกษาก่อนหน้านี้จากทั้งสองกลุ่มแสดงให้เห็นว่าเมื่อ CIV มี SCAF1 จะเชื่อมโยงอย่างมากกับ CIII ทำให้เกิดคอมเพล็กซ์ระบบทางเดินหายใจที่เรียกว่าระบบหายใจ ในการศึกษาก่อนหน้านี้ ผู้เขียนตั้งสมมติฐานว่าการรวม Cox7a2 จะส่งผลให้เกิดการก่อตัวของ CIV ที่ไร้ความสามารถ ในขณะที่โมเลกุล CIV ที่มี Cox7a1 จะเชื่อมโยงเพื่อสร้าง CIV homodimers การศึกษาใหม่ทดลองแสดงให้เห็นถึงบทบาทของ Cox7a1 ในการสร้างโฮโมไดเมอร์ CIV เหล่านี้

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

การทำงานในแบบจำลองเซบาริช นักวิจัยพบว่าการไม่มี Cox7a1 ป้องกันการก่อตัวของ CIV dimer และการสูญเสีย dimer เหล่านี้ส่งผลต่อน้ำหนักและความสามารถในการว่ายน้ำของปลาที่ได้รับผลกระทบ

“Cox7a1 แสดงออกเป็นหลักในเซลล์กล้ามเนื้อโครงร่าง และเป็นเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อโครงร่างที่ได้รับผลกระทบมากที่สุดจากการไม่มีการทำงานของ Cox7a1 กล้ามเนื้อโครงร่างประเภทหลักอีกประเภทหนึ่งคือกล้ามเนื้อหัวใจหรือกล้ามเนื้อหัวใจ” ดร. เอ็นริเกซอธิบาย

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าการสูญเสีย Cox7a1 ในกล้ามเนื้อโครงร่างจะส่งผลเสีย แต่การขาดหายไปในกล้ามเนื้อหัวใจช่วยปรับปรุงการตอบสนองการสร้างใหม่ของหัวใจต่อการบาดเจ็บ

“ผลลัพธ์นี้แสดงให้เห็นว่าโปรตีนเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นความสามารถของหัวใจในการซ่อมแซมตัวเองหลังจากได้รับบาดเจ็บ” แคโรไลนา การ์เซีย-โปยาโตส ผู้เขียนการศึกษารายแรกอธิบาย

เพื่อให้เข้าใจการทำงานของ Cox7a1 มากขึ้น นักวิจัยของ CNIC Enrique Calvo และ Jesus Vazquez ได้ทำการศึกษาโปรตีโอมิกของกล้ามเนื้อโครงร่างและกล้ามเนื้อหัวใจตายของปลาเซบีฟิชที่ไม่มี Cox7a1 การวิเคราะห์นี้ขยายออกไปโดยการศึกษาด้านเมแทบอลิซึมที่ดำเนินการโดยเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยเบิร์น การวิเคราะห์ร่วมนี้เผยให้เห็นความแตกต่างที่มีนัยสำคัญจากปลาที่ไม่มีการดัดแปลงและมีการแสดงออกของ Cox7a1 ที่สมบูรณ์

“ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการประกอบซูเปอร์คอมเพล็กซ์ของไมโตคอนเดรียอาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการควบคุมการเผาผลาญ ซึ่งอาจเปิดทางไปสู่การรักษาแบบใหม่สำหรับโรคหัวใจและสภาวะการเผาผลาญอื่น ๆ” ดร. เมอร์คาเดอร์กล่าว

ตามที่ทีมวิจัยระบุ การค้นพบนี้แสดงให้เห็นถึง "ความก้าวหน้าที่สำคัญในการทำความเข้าใจกลไกของเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการฟื้นฟูหัวใจ และอาจชี้ทางไปสู่การพัฒนาวิธีการรักษาที่มุ่งส่งเสริมการฟื้นฟูหัวใจ"

ผู้เขียนสรุปว่าปัจจัยการประกอบไมโตคอนเดรียอาจมีอิทธิพลอย่างมากต่อการควบคุมการเผาผลาญ