Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και δεκαετίες ότι η διατροφή παίζει καθοριστικό ρόλο στη λειτουργία των κυττάρων, αλλά μόλις τώρα αρχίζουν να κατανοούν με ποιον ακριβώς τρόπο τα θρεπτικά συστατικά επηρεάζουν την παραγωγή ενέργειας. Μια νέα μελέτη από το University of Cologne αποκαλύπτει ότι ένα κοινό αμινοξύ, η λευκίνη, μπορεί να ενισχύσει σημαντικά την αποδοτικότητα των μιτοχονδρίων, των μικροσκοπικών «σταθμών παραγωγής» ενέργειας μέσα στα κύτταρα.
Η ερευνητική ομάδα του καθηγητή Thorsten Hoppe στο Institute for Genetics και το CECAD Cluster of Excellence on Aging Research εντόπισε έναν μηχανισμό μέσω του οποίου η λευκίνη προστατεύει κρίσιμες πρωτεΐνες στα μιτοχόνδρια, αποτρέποντας την αποδόμησή τους και βελτιώνοντας την ενεργειακή τους λειτουργία.
Η λευκίνη είναι ένα από τα εννέα απαραίτητα αμινοξέα δηλαδή δεν μπορεί να παραχθεί από το σώμα και πρέπει να λαμβάνεται μέσω της διατροφής. Βρίσκεται άφθονη σε τρόφιμα όπως το κρέας, τα γαλακτοκομικά, τα φασόλια και οι φακές, και είναι γνωστή για τη συμβολή της στη σύνθεση των πρωτεϊνών. Όμως, όπως αποδεικνύεται τώρα, η δράση της επεκτείνεται πολύ πέρα από αυτό.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι η λευκίνη βοηθά στη σταθεροποίηση πρωτεϊνών που βρίσκονται στη μεμβράνη των μιτοχονδρίων. Αυτές οι πρωτεΐνες λειτουργούν σαν «πύλες» που μεταφέρουν μόρια μέσα στο μιτοχόνδριο, επιτρέποντάς του να παράγει ενέργεια μέσω χημικών αντιδράσεων. Όταν αυτές οι πρωτεΐνες καταστρέφονται, η παραγωγή ενέργειας μειώνεται. Η λευκίνη, εμποδίζοντας αυτή τη φθορά, επιτρέπει στα μιτοχόνδρια να λειτουργούν με μεγαλύτερη αποδοτικότητα, αυξάνοντας έτσι το συνολικό ενεργειακό δυναμικό του κυττάρου.
«Μας εντυπωσίασε το πόσο άμεσα η διατροφική κατάσταση του κυττάρου, ειδικά τα επίπεδα της λευκίνης, επηρεάζει την παραγωγή ενέργειας», δήλωσε η Dr. Qiaochu Li, πρώτη συγγραφέας της μελέτης. «Ο μηχανισμός αυτός επιτρέπει στα κύτταρα να προσαρμόζονται γρήγορα σε περιόδους αυξημένων ενεργειακών απαιτήσεων».
Η έρευνα εντόπισε και έναν δεύτερο, κρίσιμο παίκτη: την πρωτεΐνη SEL1L. Πρόκειται για ένα μόριο-«επιθεωρητή» που ελέγχει την ποιότητα των πρωτεϊνών μέσα στα κύτταρα και καταστρέφει όσες είναι ελαττωματικές ή δεν διπλώνονται σωστά. Η λευκίνη φαίνεται να ρυθμίζει τη δραστηριότητα της SEL1L, μειώνοντας την έντασή της και αποτρέποντας την υπερβολική αποδόμηση πρωτεϊνών στα μιτοχόνδρια.
Η Dr. Li προειδοποιεί πάντως ότι η ισορροπία είναι κρίσιμη: «Η SEL1L είναι απαραίτητη για τη μακροπρόθεσμη υγεία των κυττάρων, αφού εμποδίζει τη συσσώρευση κατεστραμμένων πρωτεϊνών. Η υπερβολική μείωση της δραστηριότητάς της μπορεί να έχει το αντίθετο αποτέλεσμα». Παρ’ όλα αυτά, ο συνδυασμός λευκίνης και SEL1L προσφέρει μια ενδιαφέρουσα ερευνητική οδό για μελλοντικές θεραπείες που θα στοχεύουν στην ενίσχυση της κυτταρικής ενέργειας.
Για να κατανοήσουν καλύτερα τη λειτουργία του μηχανισμού, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το Caenorhabditis elegans, ένα μικρό σκουλήκι που συχνά χρησιμοποιείται ως μοντέλο στη βιολογία. Εκεί διαπίστωσαν ότι οι διαταραχές στον μεταβολισμό της λευκίνης μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα στη λειτουργία των μιτοχονδρίων και ακόμα και στη γονιμότητα.
Στη συνέχεια, η ομάδα εξέτασε ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα του πνεύμονα και ανακάλυψε ότι ορισμένες μεταλλάξεις που επηρεάζουν τον μεταβολισμό της leucine επιτρέπουν στα καρκινικά κύτταρα να επιβιώνουν πιο αποτελεσματικά. Η παρατήρηση αυτή δείχνει ότι η λευκίνη δεν είναι μόνο ένα θρεπτικό συστατικό, αλλά και ένας παράγοντας που μπορεί να τροποποιεί την ίδια τη μοριακή συμπεριφορά των κυττάρων, θετικά ή αρνητικά, ανάλογα με τα συμφραζόμενα.
Τα αποτελέσματα της μελέτης ανοίγουν νέους δρόμους στην κατανόηση των ενεργειακών μηχανισμών του σώματος και φέρνουν στο προσκήνιο μια νέα προσέγγιση για τη θεραπεία ασθενειών που σχετίζονται με μειωμένη παραγωγή ενέργειας από μεταβολικές διαταραχές μέχρι καρκίνο. Αν οι επιστήμονες μπορέσουν να μιμηθούν ή να ενισχύσουν τη δράση της Λευκίμης, θα μπορούσαν να δημιουργήσουν θεραπείες που θα «αναζωογονούν» τη λειτουργία των κυττάρων.
[source]
