یک پژوهش جدید، زاویه دید جدیدی را در مورد چگونگی ایجاد و حرکت گروه مهمی از مولکول‌ها در سلول‌های انسانی ارائه می‌دهد.

دانشمندان برای سال‌ها می‌دانستند که میتوکندری‌ها در جمع شدن و حرکت کردن هم‌عامل‌های آهن-گوگرد که برخی از ضروری‌ترین ترکیبات در بدن انسان هستند، نقش دارند، اما آن‌ها تاکنون متوجه نشده بودند که این فرآیند دقیقا چگونه کار می‌کند.

پژوهش جدیدی که در دانشگاه ایالتی اوهایو و با بودجه "مؤسسه ملی سلامت آمریکا" (NIH) انجام شده است، نشان می‌دهد که این هم‌عامل‌ها با کمک ماده‌ای به نام "گلوتاتیون" (Glutathione) حرکت می‌کنند. گلوتاتیون، یک آنتی‌اکسیدان است که با انتقال دادن هم‌عامل‌های ضروری آهن به درون یک سد غشایی، از آسیب‌های سلولی جلوگیری می‌کند.

"جیمز کاوان" (James Cowan)، از پژوهشگران این پروژه گفت: گلوتاتیون به ویژه مفید است، زیرا به تنظیم فلزاتی مانند آهن کمک می‌کند که توسط گلبول‌های قرمز خون برای ساخت هموگلوبین استفاده می‌شود.

وی افزود: ترکیبات آهن برای عملکرد مناسب بیوشیمی سلولی، حیاتی هستند و ساخت و انتقال آن‌ها فرآیند پیچیده‌ای است. ما در این پژوهش نشان داده‌ایم که چگونه گروه خاصی از هم‌عامل‌های آهن، با استفاده از ماشین‌های مولکولی پیچیده، از یک محفظه سلولی به محفظه سلولی دیگر منتقل می‌شوند و همین امر به آن‌ها امکان می‌دهد تا در مراحل مختلف شیمی سلولی مورد استفاده قرار بگیرند.

خوشه‌های آهن-گوگرد، دسته مهمی از ترکیبات هستند که فرآیند‌های متابولیکی مختلفی را انجام می‌دهند؛ مانند کمک کردن به انتقال الکترون در تولید انرژی و ساخت متابولیت‌های کلیدی در سلول و همچنین، کمک کردن به تکثیر اطلاعات ژنتیکی. کاوان گفت:، اما وقتی این خوشه‌ها به درستی کار نمی‌کنند یا زمانی که پروتئین‌های کلیدی نتوانند آن‌ها را دریافت کنند، اتفاقات بدی رخ می‌دهد.

اگر پروتئین فاسد نتواند عملکرد درستی داشته باشد، می‌تواند به بیماری‌های متعددی منجر شود؛ از جمله انواع نادر کم‌خونی، "آتاکسی فریدریش" (Friedreich's ataxia) و بسیاری از اختلالات متابولیک و عصبی دیگر.

پژوهشگران برای مطالعه نحوه عملکرد این مکانیسم ضروری، با استفاده از قارچی به نام "C. thermophilum"، شناسایی مولکول پروتئین کلیدی مورد نظر و تولید مقادیر زیادی از آن پروتئین را برای تعیین ساختار آغاز کردند. در این پژوهش خاطرنشان شده است که پروتئین مورد بررسی در C. thermophilum، خوشه‌های آهن-گوگرد را منتقل می‌کند و آن را به یک نمونه عالی برای بررسی انتقال خوشه‌های آهن-گوگرد در انسان‌ها تبدیل می‌سازد.

این گروه پژوهشی با استفاده از ترکیبی از "میکروسکوپ الکترونی کرایو" (cryo-EM) و مدلسازی محاسباتی توانستند مجموعه‌ای از مدل‌های ساختاری را ایجاد کنند که مسیری را که میتوکندری‌ها برای انتقال هم‌عامل‌های آهن به مکان‌های مختلف بدن به کار می‌برند، شرح می‌دهد. اگرچه یافته‌های آن‌ها برای یادگیری بیشتر در مورد بخش‌های اصلی سازنده بیوشیمی سلولی است، اما کاوان گفت که کشف آن‌ها در آینده می‌تواند پزشکی و درمان را ارتقا دهد.

وی افزود: با درک نحوه جمع‌آوری و حرکت این هم‌عامل‌ها در سلول‌های انسانی می‌توانیم زمینه را برای کشف چگونگی پیشگیری یا کاهش دادن علائم بیماری‌های خاص فراهم کنیم. همچنین، ما می‌توانیم از این دانش بنیادین به عنوان پایه‌ای برای پیشرفت‌های دیگر در درک شیمی سلولی استفاده کنیم.

این پژوهش، در مجله "Nature Communications" به چاپ رسید.