Ett team av forskare har fått den första detaljerade titten på hur ett molekylärt pariserhjul levererar protoner till cellulära fabriker, vilket ger nya insikter om hur celler genererar energi.

Forskningen, publicerad i tidskriften Nature, fokuserar på ett proteinkomplex som kallas ATP-syntas, som finns i mitokondriernas inre membran, cellernas kraftverk. ATP-syntas använder energin från en protongradient för att generera adenosintrifosfat (ATP), cellens huvudsakliga energivaluta.

ATP-syntaskomplexet består av två roterande subenheter, kallade F1- och F0-subenheter. F1-subenheten innehåller det katalytiska stället där ATP syntetiseras, medan F0-subenheten är ansvarig för att generera protongradienten.

Den nya studien, ledd av forskare vid University of California, Berkeley, avslöjar hur F0-subenheten av ATP-syntas använder en serie protonbindande platser för att transportera protoner över membranet. Protonerna är bundna till platserna i en specifik ordning, vilket skapar en "protonöverföringsväg" som driver rotationen av F0-subenheten.

Denna rotation driver i sin tur rotationen av F1-subenheten, som syntetiserar ATP.

"Detta är första gången vi har kunnat se i detalj hur F0-subenheten av ATP-syntas fungerar", säger studiens huvudförfattare Dr Roderick MacKinnon. "Denna nya förståelse kan leda till utvecklingen av nya läkemedel som riktar sig mot ATP-syntas och hämmar dess funktion, vilket kan ha terapeutisk potential för en mängd olika sjukdomar."

ATP-syntas är ett kritiskt enzym för cellulär energiproduktion, och dess funktionsfel är kopplat till ett antal sjukdomar, inklusive cancer och neurodegenerativa störningar. Genom att förstå hur ATP-syntas fungerar kan forskare kanske utveckla nya behandlingar för dessa sjukdomar.

Källa: University of California, Berkeley