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la protéine Lumière-activée remet le fonctionnement de mitochondrie dans le modèle de mouche à fruit de la maladie de Parkinson

Une protéine sensible à la lumière peut remettre des mitochondries fonctionnent dans des mouches à fruit portant une mutation génique liée à la maladie de Parkinson et détendent ses sympt40mes, enregistrent des chercheurs à l'université de Juntendo dans la biologie de transmissions de tourillon.  Les résultats fournissent une « validation de principe » pour l'approche comme demande de règlement potentielle pour la maladie de Parkinson.

【Juntendo Research Video】Dr. Imai, the Department of Research for Parkinson’s Disease(今居 譲 先任准教授)

On estime que la maladie de Parkinson affecte 10 millions mondiaux, avec une prévalence presque de 2 dans chaque 100 parmi ceux 80 âgés et plus de. L'échec fonctionnel dans les mitochondries - connues sous le nom de les maisons de pouvoir des cellules - est pensé pour mener à beaucoup de sympt40mes de la maladie, qui influencent principalement la mobilité ayant pour résultat la secousse, la lenteur et la dureté, mais comprend également un certain nombre de matériel, cognitif et les sympt40mes psychologiques tels que le nerf font souffrir, vertige, démence et dépression. Le marché de l'information et innovation de Yuzuru et le Nobutaka Hattori à l'université et aux collègues de Juntendo à l'université de Shizuoka et d'université de Waseda au Japon ont maintenant développé une protéine lumière-activée, nommée la mito-Triangle-rhodopsine (mito-M.), qui remet le fonctionnement de mitochondrie dans un modèle de mouche à fruit de la maladie.

La recherche précédente s'est dirigée vers des mutations dans le gène CHCHD2 de codage de protéine comme cause de la maladie, ainsi que recensant un certain nombre de processus cellulaires que la maladie affecte. En termes de procédés produisant de l'énergie, la production de l'ATP - la monnaie d'énergie en cellules - est diminuée et le rétablissement des augmentations d'espèces réactives de l'oxygène. D'autres modifications comprennent une accumulation de α-synuclein, une protéine en grande partie trouvée aux bouts des neurones, un manque de mise en mémoire tampon des niveaux des ions de Ca2+, qui transfèrent des signes autour du système nerveux, et éventuel une perte de neurones dopaminergiques.

Comme modèle pour étudier la maladie, le marché de l'information et innovation, le Hattori et les collègues ont employé la drosophile où l'analogue de la mouche pour le gène CHCHD2 a été rendu inopérant (frappé à l'extérieur). Ils ont constaté que la production diminuée d'ATP, les plus grandes espèces réactives de l'oxygène, l'accumulation de α-synuclein et la perte de Ca2+-buffering, ainsi que la perte de neurone ont tout résulté de la modification génétique.

Les fonctionnements mitochondriaux comportent l'effet des cycles complexes de réaction, des procédés redox et des forces électrochimiques. Dans l'espoir de remettre les fonctionnements perdus, les chercheurs ont examiné les effets quand les mouches ont été traitées avec des mitochondries conçues pour exprimer une protéine lumière-activée de proton-tambour de chalut - Triangle-rhodopsine. Ils ont constaté qu'avec l'exposition pour allumer les mitochondries les fonctionnements ont été remis dans les mouches exprimant cette protéine dans des mitochondries de cellules. Ils ont également noté les bienfaits sur des fonctionnements mitochondriaux des bornes dopaminergiques, de la production accrue de dopamine, de l'activité locomotrice et du comportement de vol.

Les mêmes fonctionnements n'ont pas été remis dans les contrôles exprimant le mito-M. conçu pour ne pas répondre à la lumière, confirmant que l'action de la protéine lumière-activée et pas de la lumière elle-même était responsable des guérisons observées. Les chercheurs concluent que les résultats fournissent une validation de principe de `' pour une stratégie thérapeutique potentielle pour la maladie de Parkinson.

Mouvement propre

Réactions redox

Les réactions qui ajoutent des atomes d'oxygène à une molécule sont des réactions de oxydation appelées et ceux qui réduisent le nombre d'atomes d'oxygène sont des réactions appelées de réduction. Comme prolonge de leur rôle dans ces réactions, le transfert des ions d'hydrogène (H+) et des électrons sont également décrits en tant que s'oxydant et réduisant, ou collectivement redox, procédés.

Mitochondries et énergie

L'adénosine triphosphate (ATP) est le produit chimique responsable de capter l'énergie chimique de la perte de nourriture de sorte qu'elle puisse être employée pour alimenter les fonctionnements des cellules dans tout le fuselage. Les mitochondries produisent l'ATP en oxydant le pyruvate et le nadh, les produits principaux du glucose. Le procédé comprend une suite de réactions appelées le cycle d'acide citrique. Le pyruvate est activement transporté en travers de la membrane mitochondriale intérieure à la modification mitochondriale où les enzymes citriques de cycle sont trouvées. Le cycle citrique produit également les cofacteurs réduits qui sont une source des électrons dans le train de transport d'électron.

Des petites quantités d'énergie relâchées dans le transfert des produits chimiques qui introduisent dans le réseau de transport d'électron peuvent être employées pour pomper des protons dans l'espace d'intermembrane, qui détermine un gradient électrochimique en travers de la membrane intérieure. Les électrons qui réduisent prématurément l'oxygène dans ce procédé peuvent mener aux espèces réactives de l'oxygène et entraîner la tension oxydante aux mitochondries, qui est liée au déclin mitochondrial relatif à l'âge. Réciproquement la fuite de proton peut abaisser la production des espèces réactives de l'oxygène et est pensée pour se produire en tant qu'augmentations mitochondriales de force de proton-motif.

Les mitochondries peuvent également enregistrer des ions de Ca2+. En réglant la concentration de ces affects d'ions signalez les réactions importantes pour la transduction du signal dans la cellule. Le desserrage de ces ions peut mener aux pointes et aux changements d'ion calcium du potentiel de membrane. Il peut également déclencher le desserrage des neurotransmetteurs en cellules nerveuses et hormones en cellules endocriniennes.

Triangle-rhodopsine

la Triangle-rhodopsine (dR) est un type de bactéries qui prospère dans des concentrations élevées en sel. Elle pilote le transport d'ion unidirectionnel de transmembrane en réponse à la lumière par l'isomérisation - un réarrangement des atomes constitutifs - d'une forme de vitamine A connue sous le nom de rétinienne.

Dans leurs expériences de contrôle les chercheurs remplacent deux des résidus principaux impliqués dans l'isomérisation par les acides aminés non fonctionnels. De sorte que le M. de contrôle bien que le présent n'ait pas été activé par la lumière.

Source:
Journal reference:

Imai, Y., et al. (2020) Light-driven activation of mitochondrial proton-motive force improves motor behaviors in a Drosophila model of Parkinson’s disease. Communications Biology. doi.org/10.1038/s42003-019-0674-1.