För exakt 200 år sedan, den svenske forskaren Jöns Jacob Berzelius upptäckte spårämnet selen, som han döpte efter månens gudinna, Selene. Förutom sina industriella tillämpningar, selen är ett viktigt spårämne och oumbärligt för människor, många djur och vissa bakterier. Ett team ledd av Dr Marcus Conrad, forskargruppsledare vid Institute of Developmental Genetics (IDG) vid Helmholtz Zentrum München, visade för första gången varför selen är en begränsande faktor för däggdjur.

Vetenskaplig "bifångst" löser årtionden gammalt mysterium

Forskarna har i åratal undersökt processerna för en ny typ av celldöd, känd som ferroptos. I detta sammanhang, enzymet GPX4, som normalt innehåller selen i form av aminosyran selenocystein, spelar en viktig roll.

För att bättre förstå GPX4:s roll i denna dödsprocess, vi etablerade och studerade musmodeller där enzymet modifierades, " sa studieledaren Conrad. "I en av dessa modeller, vi observerade att möss med en ersättning av selen till svavel i GPX4 inte överlevde längre än tre veckor på grund av neurologiska komplikationer."

I deras sökande efter de bakomliggande orsakerna, forskarna identifierade en distinkt subpopulation av specialiserade neuroner i hjärnan, som saknades när seleninnehållande GPX4 saknades. "I ytterligare studier, vi kunde visa att dessa neuroner gick förlorade under postnatal utveckling, när svavel- istället för selenhaltig GPX4 var närvarande, " sa första författaren Irina Ingold.

Vidare, forskarna kunde visa att ferroptos utlöses av oxidativ stress, vilket är känt för att inträffa till exempel under hög metabolisk aktivitet av celler och hög neuronal aktivitet. "Vår studie visar för första gången att selen är en viktig faktor för postnatal utveckling av en specifik typ av interneuroner, " sa Dr José Pedro Friedmann Angeli, en vetenskapsman vid IDG, som beskriver resultaten. "Seleninnehållande GPX4 skyddar dessa specialiserade neuroner från oxidativ stress och från ferroptotisk celldöd."

Således, studien förklarar varför vissa selenoenzymer är viktiga i vissa organismer, inklusive däggdjur, medan de är dispenserbara i andra organismer, såsom svampar och högre växter. I framtida utredningar, studieledaren Marcus Conrad och hans team syftar till att undersöka hur ferroptos utlöses i celler. Som ett långsiktigt mål, han vill belysa ferroptos roll vid olika sjukdomstillstånd för att kunna lindra sjukdomar, såsom cancer eller neurodegeneration, som för närvarande är svåra att hantera.