Leucina nu doar construiește mușchi, ci energizează celulele
Mitochondria sunt adesea descrise ca centralele energetice ale celulelor, deoarece produc o mare parte din energia de care organismul nostru are nevoie pentru a crește, a se mișca, a repara țesuturi și a desfășura funcții cotidiene.
Acestea nu funcționează însă la un ritm constant. Mitochondriile își ajustează continuu activitatea în funcție de necesarul de energie al celulei și de nutrienții disponibili.
Cercetătorii au știut de mult timp că nutriția poate influența acest proces. Cu toate acestea, a fost mai puțin clar cum anume nutrienții individuali transmit semnale ce modifică activitatea mitochondrială.
O echipă de cercetători condusă de profesorul dr. Thorsten Hoppe de la Institutul de Genetică și CECAD Cluster de Excelență în Cercetarea Îmbătrânirii de la Universitatea din Köln a identificat un nou mecanism care implică aminoacidul leucina. Descoperirile lor arată că leucina poate ajuta la stabilizarea unor proteine importante din mitocondrii, permițând organelilor să producă energie mai eficient.
Studiul, publicat în Nature Cell Biology, are titlul „Leucina inhibă degradarea proteinelor din membrana exterioară a mitocondriilor pentru a adapta respirația mitocondrială.”
Leucina este un aminoacid esențial, ceea ce înseamnă că organismul uman nu poate produce suficient din acesta și trebuie să-l obțină din alimentație. Aminoacizii sunt elementele de bază folosite pentru a construi proteine, iar leucina se găsește în cantități mari în alimentele bogate în proteine, precum produsele lactate, carnea, fasolea și lintea.
Cercetătorii au descoperit că leucina face mai mult decât să contribuie la producția de proteine. Aceasta ajută, de asemenea, la prevenirea degradării anumitor proteine localizate pe suprafața exterioară a mitocondriilor.
Aceste proteine joacă un rol important în metabolism, deoarece ajută la transportul altor molecule în mitocondrii, unde pot fi utilizate ca parte a mecanismului de producere a energiei celulei. Atunci când leucina ajută la conservarea acestor proteine, mitocondriile pot funcționa mai eficient și pot crește cantitatea de energie produsă de celulă.
„Am fost încântați să descoperim că starea nutrițională a unei celule, în special nivelurile de leucină, influențează direct producția de energie,” a declarat dr. Qiaochu Li, autor principal al studiului. „Acest mecanism permite celulelor să se adapteze rapid la cerințele energetice crescute în perioadele de abundență a nutrienților.”
Un protein de control al calității celulare joacă un rol esențial. Echipa a urmărit acest efect până la o proteină numită SEL1L, care este implicată în controlul calității celulare.
Celulele inspectează constant proteinele, deoarece proteinele deteriorate sau pliate incorect pot interfera cu funcția normală. SEL1L ajută la identificarea proteinelor ce trebuie eliminate și le îndrumă spre degradare.
Potrivit cercetătorilor, leucina pare să reducă activitatea SEL1L. Acest lucru înseamnă că un număr mai mic de proteine mitocondriale sunt distruse, permițând mai multor proteine să rămână în loc și să sprijine funcția mitocondrială.
„Modularea nivelurilor de leucină și SEL1L ar putea fi o strategie pentru a crește producția de energie,” a adăugat Li. „Cu toate acestea, este important să procedăm cu precauție. SEL1L joacă, de asemenea, un rol crucial în prevenirea acumulării proteinelor deteriorate, esențial pentru sănătatea celulară pe termen lung.”
Această atenționare este importantă, deoarece creșterea producției de energie nu este întotdeauna benefică în fiecare situație. Aceleași sisteme celulare care păstrează proteinele utile ajută, de asemenea, la eliminarea celor defecte, astfel încât schimbarea acestui echilibru ar putea avea consecințe neprevăzute.
Pentru a explora efectele mai ample ale metabolismului leucinei, cercetătorii au studiat și Caenorhabditis elegans, un vierme rotund mic utilizat frecvent în biologie, deoarece multe dintre procesele sale celulare sunt similare cu cele întâlnite în organisme mai complexe.
La viermi, problemele cu degradarea leucinei au perturbat funcția mitocondrială și au fost asociate cu probleme de fertilitate.
Cercetătorii au examinat, de asemenea, celule canceroase umane din plămâni. Au descoperit că unele mutații care afectează metabolismul leucinei ar putea ajuta celulele canceroase să supraviețuiască. Această observație ar putea fi importantă pentru cercetările viitoare în domeniul cancerului, deoarece tratamentele care alterează căile legate de leucină ar putea afecta diferit celulele sănătoase și cele tumorale.
Descoperirile adaugă la dovezile tot mai numeroase că nutrienții fac mai mult decât să furnizeze doar material brut pentru organism. Aceștia pot acționa ca semnale care influențează modul în care celulele funcționează.
În acest caz, leucina pare să ajute celulele să ajusteze producția de energie în funcție de disponibilitatea nutrienților, protejând proteinele mitocondriale cheie de degradare.
Prin dezvăluirea acestei legături necunoscute anterior între leucină, controlul calității proteinelor și metabolismul mitocondrial, cercetătorii au identificat noi ținte potențiale pentru bolile în care producția de energie celulară este perturbată, inclusiv cancerul și tulburările metabolice.
