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la proteina Luminoso attivata ripara la funzione di mitocondrio nel modello della mosca di frutta della malattia del Parkinson

Una proteina sensibile alla luce può riparare i mitocondri funziona nelle mosche di frutta che sopportano una mutazione genetica connessa con la malattia del Parkinson ed allevia i sui sintomi, riferisce i ricercatori all'università di Juntendo nella biologia di comunicazioni del giornale.  I risultati forniscono “un proof of concept„ per l'approccio come trattamento potenziale per la malattia del Parkinson.

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

La malattia del Parkinson è stimata per pregiudicare 10 milioni mondiali, con una prevalenza di quasi 2 in ogni 100 fra quelli 80 invecchiati e più. L'errore funzionale nei mitocondri - conosciuti come i centrali elettrici delle celle - è pensato per piombo a molti sintomi della malattia, che soprattutto urtano la mobilità con conseguente agitazione, lentezza e rigidezza, ma egualmente include una serie di fisico, conoscitivo ed i sintomi psicologici quale il nervo fanno soffrire, vertigini, demenza e la depressione. Il Mercato dell'informazione e innovazione di Yuzuru e Nobutaka Hattori all'università ed ai colleghi di Juntendo all'università di Shizuoka e di università di Waseda nel Giappone ora hanno sviluppato una proteina luminoso attivata, nominata mito-Delta-rhodopsin (mito-Dott.), che ripara la funzione di mitocondrio in un modello della mosca di frutta della malattia.

La ricerca precedente ha indicato verso le mutazioni nel gene CHCHD2 di codifica della proteina come la causa della malattia come pure identificando una serie di trattamenti cellulari che la malattia pregiudica. In termini di trattamenti generatori di energia, la produzione del trifosfato di adenosina - la valuta di energia in celle - è diminuita e la generazione di aumenti reattivi di specie dell'ossigeno. Altri cambiamenti comprendono una capitalizzazione di α-synuclein, di una proteina principalmente trovata ai suggerimenti dei neuroni, di una mancanza di bufferizzazione dei livelli di ioni di Ca2+, che trasferiscono i segnali intorno al sistema nervoso ed infine di una perdita di neuroni dopaminergici.

Come modello per studiare la malattia, il Mercato dell'informazione e innovazione, Hattori ed i colleghi hanno usato la drosofila in cui l'analogo della mosca per il gene CHCHD2 è stato reso inoperante (tramortito). Hanno trovato che la produzione in diminuzione del trifosfato di adenosina, le specie reattive aumentate dell'ossigeno, la capitalizzazione del α-synuclein e la perdita di Ca2+-buffering come pure la perdita del neurone interamente sono derivato dalla modifica genetica.

Le funzioni mitocondriali comprendono l'interazione dei cicli complessi della reazione, dei trattamenti redox e delle forze elettrochimiche. Nella speranza di riparazione delle funzioni perse, i ricercatori hanno esaminato gli effetti quando le mosche sono state trattate con i mitocondri destinati per esprimere una proteina luminoso attivata del Proton-trasportatore - Delta-rhodopsin. Hanno trovato che con l'esposizione per accendere i mitocondri le funzioni sono state riparate nelle mosche che esprimono questa proteina in mitocondri delle cellule. Egualmente hanno notato gli effetti benefici sulle funzioni mitocondriali dei terminali dopaminergici, della produzione aumentata della dopamina, dell'attività locomotrice e del comportamento di volo.

Le stesse funzioni non sono state riparate nei comandi che esprimono il mito-Dott. destinato per non rispondere ad indicatore luminoso, confermante che l'atto della proteina luminoso attivata e non dell'indicatore luminoso stessa era responsabile dei ripristini osservati. I ricercatori concludono che i risultati forniscono un proof of concept del `' per una strategia terapeutica potenziale per la malattia del Parkinson.

Sfondo

Reazioni redox

Le reazioni che aggiungono gli atomi di ossigeno ad una molecola sono chiamate le reazioni d'ossidazione e quelle che diminuiscono il numero degli atomi di ossigeno sono chiamate le reazioni di riduzione. Come estensione del loro ruolo in queste reazioni, il trasferimento degli idrogenioni (H+) e gli elettroni egualmente sono descritti come ossidandosi e diminuendo, o collettivamente redox, trattamenti.

Mitocondri ed energia

L'adenosintrifosfato (ATP) è il prodotto chimico responsabile della cattura dell'energia chimica proveniente dalla ripartizione di alimento in moda da poterlo usare per rifornire le funzioni di combustibile delle celle in tutto l'organismo. I mitocondri producono il trifosfato di adenosina ossidando il piruvato ed il NADH, i prodotti principali di glucosio. Il trattamento comprende una serie di reazioni chiamate il ciclo di Krebs. Il piruvato attivamente è trasportato attraverso la membrana mitocondriale interna alla matrice mitocondriale in cui gli enzimi citrici del ciclo sono trovati. Il ciclo citrico egualmente produce i cofattori diminuiti che sono una sorgente degli elettroni nel treno del trasporto dell'elettrone.

Le piccole quantità di energia rilasciate nel trasferimento dei prodotti chimici che inseriscono nella catena di trasporto dell'elettrone possono essere usate per pompare i protoni nello spazio del intermembrane, che stabilisce un gradiente elettrochimico attraverso la membrana interna. Gli elettroni che prematuramente diminuiscono l'ossigeno in questo trattamento possono piombo alle specie reattive dell'ossigeno e causare lo sforzo ossidativo ai mitocondri, che è collegato con il declino mitocondriale relativo all'età. La perdita del protone può abbassare per contro la produzione delle specie reattive dell'ossigeno ed è pensata per accadere mentre la forza mitocondriale di Proton-motivo aumenta.

I mitocondri possono anche memorizzare gli ioni di Ca2+. La regolamentazione della concentrazione di questi ioni pregiudica le reazioni del segnale importanti per trasduzione del segnale nella cella. La versione di questi ioni può piombo alle punte ed ai cambiamenti dello ione del calcio nel potenziale di membrana. Può anche avviare la versione dei neurotrasmettitori in cellule nervose ed ormoni in celle endocrine.

Delta-rhodopsin

Il Delta-rhodopsin (dR) è un tipo di batteri che prospera nelle alte concentrazioni nel sale. Determina il trasporto di ione unidirezionale del transmembrane in risposta ad indicatore luminoso con isomerizzazione - una riorganizzazione degli atomi costituenti - di un modulo di vitamina A conosciuto come retinico.

Nei loro esperimenti di controllo i ricercatori sostituiscono due dei residui chiave coinvolgere nell'isomerizzazione con gli amminoacidi non funzionali. In modo che il Dott. di controllo sebbene il presente non sia attivato da indicatore luminoso.

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.