Quin és el mecanisme pel qual el glutatió antioxidant manté la salut mitocondrial?

El glutatió és un tripèptid que conté enllaços gamma-amida i grups tiol, compost d'àcid glutàmic, cisteïna i glicina, present a gairebé totes les cèl·lules del cos. El glutatió natural és una proteïna amb efectes antioxidants, que pot resistir eficaçment els efectes negatius dels processos oxidatius sobre la salut humana, nodrir òrgans com el fetge i els ronyons, ajudar a eliminar els radicals lliures del cos i promoure la millora del sistema immunitari.

1: Quines són les manifestacions diàries del glutatió?

El glutatió és àmpliament present en animals i plantes i juga un paper important en els organismes vius. El contingut és alt en el llevat de pa, el germen de blat i el fetge animal, arribant als 100-1000 mg/100 g. És present a la sang humana a 26-34 mg/100 g, a la sang de pollastre a 58-73 mg/100 g, a la sang de porc a 10-15 mg/100 g. El contingut també és alt en tomàquets, pinyes i cogombres (12-33 mg/100 g), mentre que és baix en moniatos, brots de mongeta mungo, cebes i bolets (0.06-0.7 mg/100 g). I el glutatió que trobem es presenta principalment en dues formes: forma reduïda (G-SH) i forma oxidada (GSSG), i la forma reduïda representa la gran majoria del glutatió sintetitzat en condicions biològiques internes. La glutatió reductasa pot catalitzar la interconversió entre dos tipus, i el seu coenzim també pot proporcionar NADPH per al metabolisme de bypass de pentosa fosfat. A causa que el grup tiol de la cisteïna és el grup actiu del glutatió (per això, el glutatió sovint s'abrevia com a G-SH), és fàcil d'unir-se a certs fàrmacs (com el paracetamol), toxines (com ara radicals lliures, àcid iodoacètic), metalls pesants, etc., i té un efecte de desintoxicació integratiu. Per tant, el glutatió (especialment el glutatió a les cèl·lules hepàtiques) pot participar en la conversió de substàncies, convertint així les toxines nocives del cos en substàncies inofensives i excretant-les del cos.

2: Com manté el glutatió antioxidant la salut mitocondrial?

Els pocs mecanismes de detecció de la nutrició descoberts fins ara han tingut un impacte profund en la salut humana. Un exemple principal és el descobriment del mecanisme de detecció nutricional del colesterol, que va conduir al desenvolupament d'estatines que salven vides.

El focus d'aquestes troballes és en com tota la cèl·lula detecta els nutrients. Tanmateix, cada cèl·lula humana té orgànuls independents i envoltats de membrana que també requereixen combustible per dur a terme funcions importants. Aleshores, també tenen els seus propis sensors de nutrició?

En un nou estudi, investigadors del Laboratori de Regulació del Metabolisme i Genètica de la Universitat Rockefeller dels Estats Units han descobert per primera vegada els mitocondris, una fàbrica d'energia, a les cèl·lules. Aquest sensor nutricional forma part d'una proteïna que té tres funcions: detectar, regular i transportar l'antioxidant glutatió a l'interior dels mitocondris, on el glutatió juga un paper crític en la inhibició de les reaccions oxidatives i el manteniment de nivells adequats de ferro. Aquest antioxidant és particularment abundant als mitocondris, i els investigadors especulen que la seva funció n'és inseparable. Això es deu al fet que, com a principal sistema respiratori de les cèl·lules, els mitocondris produeixen energia. Però els mitocondris també poden ser la font d'una gran quantitat d'estrès oxidatiu, que està relacionat amb el càncer, la diabetis, els trastorns metabòlics, les malalties cardíaques i pulmonars, etc. Si el nivell de glutatió als mitocondris no es manté amb precisió, tots els sistemes funcionaran malament. Tanmateix, com el glutatió entra als mitocondris sempre ha estat desconegut, fins al 2021, quan un nou equip de recerca va descobrir una proteïna transportadora anomenada SLC25A39 que pot transportar glutatió. Sembla que és capaç de regular el contingut de glutatió. El procés de circulació és aproximadament el següent: quan el contingut d'aquest antioxidant és baix, el contingut de SLC25A39 augmentarà, mentre que quan el contingut d'aquest antioxidant és alt, el seu nivell de transport disminuirà. Aquests resultats de recerca també suggereixen fermament que els mitocondris tenen una manera de detectar i ajustar els nivells d'aquestes fluctuacions, és a dir, que els mitocondris d'alguna manera calcularan quant glutatió tenen i ajustaran la quantitat d'aquest antioxidant que entra al cos en funció d'aquesta quantitat.

3: Com ajustar i canviar la quantitat de glutatió que entra al cos?

Per entendre com els mitocondris aconsegueixen això, l'equip de recerca va combinar la recerca bioquímica, mètodes computacionals i el cribratge genètic, i va descobrir que "SLC25A39 és tant un sensor com un transportador". Els investigadors van trobar un bucle addicional únic en el glutatió en comparar l'estructura de SLC25A39 amb les estructures d'altres transportadors de la família SLC a la base de dades d'estructures de proteïnes AlphaFold. Quan van treure l'anell d'aquesta proteïna amb un ganivet molecular, la capacitat de transport de la proteïna es va mantenir sense canvis, però va perdre la capacitat de detectar glutatió. Els investigadors diuen que quan vam descobrir aquest interessant anell, vam endevinar que es tractava de dos dominis completament independents, un que detectava glutatió i l'altre que transportava glutatió. A més, aquest nou estudi també dóna suport a la teoria que el glutatió és la "xaperona" del ferro.

4: Per què s'anomena el glutatió "soci molecular" del ferro?

Sabem que el ferro és el més abundant i gairebé essencial per a totes les funcions cel·lulars, però també és altament oxidatiu; si no hi ha protecció contra el glutatió, desencadenarà estrès oxidatiu a les cèl·lules, causant danys. "A l'experiment, es va confirmar que SLC25A39 té característiques úniques de ferro a la seva superfície com a part del mecanisme de detecció de glutatió. És molt important mantenir la proporció de glutatió i ferro, perquè si el glutatió és massa baix, el ferro es torna molt actiu, mentre que si el glutatió és massa alt, el ferro no pot funcionar eficaçment."

Els investigadors diuen que, com que la gent ha intentat canviar el nivell general de glutatió, però sovint es preocupa pels seus efectes secundaris, ara tenim una manera de canviar el nivell de glutatió als mitocondris sense afectar altres parts de la cèl·lula. Aquesta teràpia dirigida a través de proteïnes transportadores especials ens pot permetre veure més resultats de transformació.