Förbränning är ofta en snabb process, som vid brand. Hur kan celler kontrollera bränningsprocessen så bra? Frågan har länge förbryllat forskare. Använda bakterier från varma källor, nu har forskare från Stockholms universitet svaret.

När celler bränner fett, socker eller protein som innehåller samma mängd energi, de försvinner inte i eld och rök, men använd energin för att aktivera muskler. Hur kontrollerar kroppen förbränningsprocessen så bra? Forskare vid Stockholms universitet har äntligen kunnat följa processen och avslöja mekanismen.

"Vi har visat hur syre förbränns efter att det har transporterats med blod till våra celler. Vi har också visat hur förbränning av syre ger energi, till exempel, för muskelsammandragning eller för att generera elektricitet i våra nervceller, säger Peter Brzezinski, professor vid institutionen för biokemi och biofysik, Stockholms universitet.

Förbränningen av syre i våra celler sker i den så kallade andningskedjan, som noggrant kontrollerar processen. Elektroner, som kommer från matsmältningen, överförs till syret vi andas. Syremolekylerna binder till ett enzym i våra mitokondrier, det cellulära kraftverket. Dock, det bundna syret förbränns inte omedelbart för att bilda vatten, som i en okontrollerad brand, men omvandlas till vatten gradvis i en noggrant kontrollerad process. Ända tills nu, vi hade bara en mycket grundläggande kunskap om mekanismen för denna process, eftersom reaktionen är för snabb för att kunna studeras med tillgängliga tekniker. En möjlighet skulle vara att följa reaktionerna vid låga temperaturer, vid ca -50 grader Celsius, där de skulle vara tillräckligt långsamma. Dock, detta är inte praktiskt möjligt.

I detta projekt, forskarna Federica Poiana och Christoph von Ballmoos studerade syreförbränning i en bakterie som lever i varma källor – de trivs i nästan kokande vatten. När forskargruppen utförde sina studier vid 10 grader, bakterierna tyckte att det var extremt kallt – jämförbart med mänskliga mitokondrier exponerade för -40 grader. Reaktionerna var tillräckligt långsamma för att möjliggöra studier med tillgängliga instrument. Genom att kombinera sina experimentella studier med teoretiska beräkningar, forskarna kunde översätta sina observationer till motsvarande processer i mänskliga celler.

"Förutom att bara vara nyfiken och vilja lära sig hur processen fungerar, våra studier är också motiverade av att försöka förstå mitokondriella sjukdomar orsakade av felfunktion i syreförbränning, säger Peter Brzezinski.