Międzynarodowy zespół naukowców z udziałem badaczki z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu odkrył nieznaną dotąd rolę plazmalogenów w procesie ferroptozy – szczególnego rodzaju śmierci komórek. To przełomowe odkrycie może pomóc lepiej zrozumieć mechanizmy leżące u podstaw m.in. nowotworów, astmy czy urazów mózgu.
W organizmie człowieka komórki nieustannie powstają, pełnią określone funkcje i obumierają, a ich liczba pozostaje względnie stała dzięki precyzyjnym mechanizmom regulacyjnym. Ta dynamiczna równowaga pozwala tkankom zachować prawidłową strukturę i funkcję. Ważną częścią tej równowagi, niezbędnej do utrzymania homeostazy, jest regulowana śmierć komórki.
Nadzieja dla medycyny
Ferroptoza jest formą regulowanej śmierci komórki, która charakteryzuje się rosnącym poziomem nadtlenków lipidów w błonach komórkowych, związanych z obecnością reaktywnego żelaza i osłabieniem ochrony antyoksydacyjnej komórki. W procesie reaktywne formy tlenu inicjują utlenianie lipidów, prowadząc do uszkodzenia błon komórkowych, a także białek i materiału genetycznego, co ostatecznie skutkuje śmiercią komórki. Ferroptoza jest intensywnie badana jako potencjalny mechanizm wykorzystywany w terapii nowotworów, a jej nadmierna aktywacja może przyczyniać się do uszkodzenia tkanek m.in. w urazach mózgu, chorobach nerek i astmie. Zjawisko jest również wiązane z wieloma stanami patologicznymi, w tym chorobami neurodegeneracyjnymi, sepsą, urazami mózgu oraz uszkodzeniami skóry wywołanymi promieniowaniem UV. Ferroptoza budzi duże zainteresowanie wśród naukowców, ale wciąż jest jeszcze słabo poznanym procesem.
Zespół naukowców z udziałem dr hab. Karoliny Mikulskiej-Rumińskiej z Katedry Biofizyki Instytutu Fizyki Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu od prawie dziesięciu lat intensywnie bada różne aspekty ferroptozy. Od tego czasu naukowcy opublikowali kilkanaście ważnych prac dotyczących procesu ferroptozy i regulowanej śmierci komórki. W ramach zespołu działa kilka niezależnych grup eksperymentalnych i teoretycznych z różnych dyscyplin naukowych, m.in. chemii, fizyki, biologii i medycyny.
Regulowana śmierć komórki
W najnowszej pracy, która ukazała się na łamach „Nature Communications”, autorzy pokazali nowy mechanizm regulacji ferroptozy. W artykule wykazano, że określone lipidy eterowe, tzw. plazmalogeny fosfatydyloetanoloaminy, zawierające wielonienasycony łańcuch tłuszczowy, są preferencyjnie utleniane przez enzymy 15-lipoksygenazy. Powstające w ten sposób produkty lipidowe działają jako sygnały proferroptotyczne i mogą przyczyniać się do uszkodzeń komórek w chorobach zapalnych, nowotworowych oraz w urazach tkanek. Wyniki pracy podważają uproszczony pogląd, że powszechnie występujące plazmalogeny pełnią w komórkach wyłącznie funkcję ochronną jako antyoksydanty. Naukowcy pokazali, że w określonym kontekście biochemicznym te same lipidy mogą stać się źródłem sygnałów prowadzących do śmierci komórki. Opublikowane badania obejmowały lipidomikę redoks, eksperymenty biochemiczne i komórkowe, modele chorobowe oraz symulacje dynamiki molekularnej, które pozwoliły wyjaśnić, dlaczego enzym 15-LOX selektywnie utlenia właśnie tę klasę lipidów.
Odkrycie ma znaczenie dla zrozumienia molekularnych podstaw ferroptozy oraz chorób, w których niekontrolowane utlenianie lipidów odgrywa istotną rolę, takich jak astma, choroby nowotworowe, urazy mózgu czy uszkodzenia skóry. Mechanizm opisany w publikacji może wskazywać nowe cele terapeutyczne związane z hamowaniem selektywnego utleniania lipidów przez 15-lipoksygenazy.
źródło: UMK