Her canlı hücrenin içinde, mitokondri, besinleri biyolojik süreçleri besleyen evrensel enerji parası olan ATP'ye dönüştüren güç santralleri olarak hizmet eder.Bu organeller taşıma konusunda benzersiz bir zorluk sunuyor.: iç zarları besin parçalanması sırasında üretilen kritik elektron taşıyıcısı olan NADH'ye geçirmez bir bariyer oluşturur.
Bu biyolojik paradoks, karmaşık mitokondriyel şatl sistemlerinin evrimiyle çözüldü - bu metabolik bölünmeyi köprüleyen özel nakliye mekanizmaları.Bu moleküler röle sistemleri hücrelerin zar bariyerine rağmen sürekli enerji üretimini sürdürmelerini sağlar.
Mitokondri, oksidatif fosforilasyon yoluyla hücresel ATP'nin yaklaşık% 90'ını üretir. Their distinctive double-membrane structure features a highly folded inner membrane containing the electron transport chain - a series of protein complexes that create the proton gradient driving ATP synthesis.
NADH, glikoliz ve sitrik asit döngüsü gibi metabolik yollardan yüksek enerjili elektronları taşıyan ATP üretimi için birincil elektron donörü olarak hizmet eder.Oksidasyon durumu hücresel enerji durumunu doğrudan yansıtır., ki bu da onu önemli bir metabolik gösterge haline getiriyor.
Mitokondriyal iç zarı, NADH nakli için üç bariyer sunar: büyük moleküler boyutu, negatif yük ve özel nakliye proteinlerinin yokluğu.Bu durum alternatif elektron transfer mekanizmalarını gerektiriyor..
Mitokondriyel nakliye sistemleri bu nakliye problemini moleküler röle zincirleri aracılığıyla çözüyor.Bu sistemler, lipid iki katmanına girebilecek ara taşıyıcılar kullanarak elektronları (NADH'nin kendisi değil) zarın üzerinden aktarır..
Bu mekik kas, beyin ve kahverengi yağ dokusunda baskın yer alır. Elektron taşıma zincirinde elektronları doğrudan ubiquinone aktarır.Bu rota sadece 1 üretiyor.NADH başına.5 ATP, enerji açısından daha az verimli hale getiriyor.
Temel olarak karaciğer, kalp ve böbrek hücrelerinde çalışan bu mekik, mitokondriyal matrisdeki NAD +'a elektronlar gönderir.5 NADH başına ATP kompleks I'nin tam enerji bağlantı potansiyelini kullanarak.
| Karakteristik | Gliserol Fosfat Mekiği | Malate-aspartat şatl |
|---|---|---|
| Hız | Hızlı. | Yavaşça. |
| Verimlilik | Düşük (1.5 ATP/NADH) | Yüksek (2.5 ATP/NADH) |
| Birincil dokular | Kas, beyin, kahverengi yağ | Karaciğer, kalp, böbrek |
Bu membran proteini, mitokondriyel α- ketoglutaratı sitosolik malate ile değiştirir, metabolik dengeni korur ve aynı zamanda elektron transferi sağlar.
Malat-aspartat döngüsünü tamamlayan bu taşıyıcı, mitoşondriyel aspartatı sitosolik glutamatla değiştirir ve sürekli şatl operasyonuna izin verir.
Kanser hücreleri, glikoliz artışı (Warburg etkisi) ve glutamin bağımlılığı ile karakterize edilen değişen metabolizmayı gösterir.Bu adaptasyonlar hızlı yayılmayı desteklemek için değiştirilmiş bir mekik sistemi etkinliği gerektiriyor..
Yeni araştırmalar şuttle sisteminin inhibe edilmesinin kanser hücrelerinin enerjisini bozabileceğini gösteriyor.potansiyel tedavi hedefleri sunar.
Mitokondriyel şatl sistemleri, geçirmez zarlar üzerinden enerji taşımacılığının temel sorununu çözen temel metabolik altyapıyı temsil eder.Çalışmaları hücresel enerjiler ve metabolik hastalıklar ve kanser için potansiyel tedavi stratejileri hakkında bilgiler sunuyor..