KontaktGrudziądzka 5, 87-100 Toruń
tel.: +48 56 611 3310
fax: +48 56 622 5397

Kolejny przełom w badaniach nad zjawiskiem ferroptozy opublikowany w Nature Chemical Biology

Zdjęcie ilustracyjne
fot. Andrzej Romański

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).

 

pozostałe wiadomości

galeria zdjęć

Click to zoom the picture.