Multidyscyplinarny zespół naukowców, w skład którego wchodzi dr Karolina Mikulska-Rumińska z Katedry Biofizyki Instytutu Fizyki UMK, dokonał kolejnego przełomowego odkrycia związanego z procesem ferroptozy wskazując na kluczową rolę białka iPLA2β w regulacji śmierci komórek na drodze ferroptozy. Wyniki badań ukazały się w prestiżowym czasopiśmie Nature Chemical Biology.
Przedmiotem prowadzonych badań zespołu, w skład którego wchodzi dr Karolina Mikulska-Rumińska, było zjawisko ferroptozy. Zespół rozpoczął współpracę w 2016 roku i od tego czasu opublikował kilka przełomowych prac dotyczących procesu ferroptozy m.in. w CELL (2017, impact factor = 38.6), Nature Chemical Biology (2020), Redox Biology (2021, wspólna praca z odkrywcą zjawiska ferroptosy), Journal of Clinical Investigation czy w JACS. W skład zespołu wchodzi kilka niezależnych grup, eksperymentalnych i teoretycznych, z różnych dyscyplin naukowych m.in. chemii, fizyki, biologii czy medycyny. Do zespołu należy jeden z najbardziej znanych światowych autorytetów w dziedzinie medycyny i biologii wolnych rodników, Valerian Kagan. Silnym atutem grupy jest również dostęp do pacjentów wynikający ze współpracy z lekarzami ze szpitala UP Medical Center w Pittsburghu.
Ferroptoza jest niedawno (2012) zidentyfikowaną formą śmierci komórkowej, która charakteryzuje się rosnącym poziomem nadtlenków lipidów, czyli procesem, w którym wolne rodniki „kradną” elektrony z lipidów, powodując uszkodzenie komórek. Została ona zidentyfikowana jako mechanizm śmierci komórek w chorobach Parkinsona i Huntingtona, a także w sepsie. Odgrywa istotną rolę w leczeniu nowotworów i może przyczyniać się do degradacji tkanki w urazie mózgu, chorobach nerek i astmie. Ferroptoza budzi zainteresowanie wśród naukowców, ale wciąż jest jeszcze słabo poznanym procesem. Aktualnie, na podstawie obserwacji badań podstawowych i klinicznych nad COVID-19 istnieje hipoteza, że ferroptoza może być przyczyną dysfunkcji wielu narządów w COVID-19.
Organizmy żywe składają się z różnego rodzaju wyspecjalizowanych komórek. Każda z nich zbudowana jest m.in. z białek, które stanowią aż ¾ całkowitej suchej masy naszego ciała. Białka są kluczowym elementem niemalże każdego istotnego procesu w organizmach żywych. W przypadku ferroptozy kluczową rolę ogrywają m.in. dwa białka, PEBP1 oraz lipooksygenaza, które na skutek oddziaływania tworzą kompleks stanowiący maszynę inicjującą peroksydację lipidów, czyli proces przyłączania grupy OOH do atomu węgla w ETE-PE. W wyniku tego procesu powstają nadtlenki lipidów 15-HpETE-PE, których obecność w błonie lipidowej powoduje utratę jej integralności, a w efekcie prowdzi do śmierci komórki. Istnienie komplesu PEBP1 z lipooksygenazą zostało po raz pierwszy odkryte w 2017 (publikacja autorstwa wspomnianego zespołu w CELL).
Tym razem zespół okrył kolejne ważne dla procesu ferroptozy białko - iPLA2β. Białko to, jak się okazuje, może dokonywać hydrolizy 15-HpETE-PE, a co za tym idzie eliminować ich akumulację i zahamowywać process ferroptozy. Ponadto, eksperymenty na myszach z mutacją białka iPLA2β uwidoczniły postępujące deficyty ruchowe w chorobie Parkinsona i akumulację 15-HpETE-PE.
Poniżej przestawiono model komputerowy oddziaływania dimeru iPLA2β z wytworzonymi przez kompleks PEBP1-lipooksygenaza nadtlenkami lipidów, 15-HpETE-PE, zlokalizowanymi w błony lipidowej.
Najnowsze wyniki badań dotyczące tego zagadnienia zostały opisane w artykule Phospholipase iPLA2β averts ferroptosis by eliminating a redox lipid death signal na łamach Nature Chemical Biology (2021). Badania uzyskały miały m.in. wsparcie finansowe Narodowego Centrum Nauki oraz National Institutes of Health (NIH).
