Alt
Gorm meitiléine mar fhrithocsaídeoir agus mar phró-ocsaídeoir: cad a athraíonn an toradh?
Samhlaigh go ndéanann dhá shaotharlann tástáil ar an ruaim ghorm chéanna agus go dtuairiscíonn siad torthaí atá contrártha lena chéile. Sa chéad cheann, déanann miteacoindrí scoite ón inchinn riospráid níos fearr agus táirgeann siad níos mó ATP. Sa dara ceann, scaoileann an t-ullmhóid chéanna i bhfad níos mó sárocsaíde hidrigine. Tá an dá thuairisc ceart. Déanann siad cur síos ar an timthriall céanna ó dhá cheann éagsúla, agus tosaíonn an mearbhall nuair a ghlacann léitheoirí le ceann amháin mar an scéal iomlán.
Is é an botún a fhiafraí cén lipéad a oireann don mhóilín. Feidhmíonn gorm meitiléine mar chóras sealaíochta le haghaidh leictreon, mar a léiríonn an léarscáil dá spriocanna i mbitheolaíocht na gceall i gcomhthéacs níos leithne. Glacann an ruaim ocsaídithe le leictreoin agus déantar leucoMB gan dath di. Tugann leucoMB na leictreoin sin ar aghaidh agus éiríonn sé gorm arís. Braitheann an méid a fheiceann tú ar cé a thugann na leictreoin, cé a ghlacann leo, agus an féidir leis an gcóras an tsárocsaíd hidrigine a tháirgtear ar an mbealach a ghlanadh. Ní hé an cheist is fiú a chur riamh ná an frithocsaídeoir í an ruaim. Is í an cheist ná cad a cheadaíonn na coinníollacha don chóras sealaíochta a dhéanamh.
An timthriall a chruthaíonn an dá ghné
Sa dorchadas, tá an lúb bhunúsach gearr. Dí-ocsaídíonn NADH, NADPH, nó iompróirí sa slabhra riospráide an ruaim. Bíonn bealaí imeachta atá in iomaíocht lena chéile ag an ruaim dhí-ocsaídithe ansin. Is féidir léi leictreoin a thabhairt do chíteacróm c agus tacú le sreabhadh timpeall ar choimpléasc damáistithe, agus sin an fáth a dtagann riospráid agus poitéinseal an scannáin chucu féin go páirteach nuair a bhactar coimpléasc I nó III. Nó is féidir léi leictreoin a thabhairt go díreach d'ocsaigin, rud a athghineann an fhoirm ghorm agus a tháirgeann sárocsaíd hidrigine. Toisc go n-athghintear an ruaim, is féidir le méid beag an lúb seo a dhéanamh arís agus arís eile, ag ídiú coibhéisí dí-ocsaídiúcháin go leanúnach agus ag táirgeadh sárocsaíde go leanúnach.
Athraíonn dhá bhrainse eile an cheimic go hiomlán. Tiontaíonn copar nó iarann saor an tsárocsaíd sin, ar féidir léi idirleathadh, ina hocsaídeoirí áitiúla atá i bhfad níos milltí trí imoibrithe de chineál Fenton. Osclaíonn solas dearg brainse fótaiceimiceach ar leith ina n-aistríonn an ruaim fhlosctha fuinneamh chuig ocsaigin agus ina dtáirgeann sí ocsaigin shingléideach, speiceas a phléitear go mion sa mhíniú ar fhótaiceimic chineál I agus chineál II. Is trí mheicníocht dhifriúla iad timthriallú ocsaídiúcháin-dí-ocsaídiúcháin sa dorchadas, damáiste arna mhéadú ag miotail, agus damáiste fótadinimiciúil; níl de cheangal eatarthu ach an móilín tosaigh céanna.
Maitrís coinníollacha agus torthaí
Is í an tábla thíos an acmhainn is fiú a choinneáil. I ngach ró tá athróg amháin, an treo ina mbrúnn sí an toradh, agus an turgnamh atá mar bhunús leis. Ciallaíonn dearfach léamh cosantach nó feabhsaithe. Ciallaíonn díobhálach níos mó ocsaídeora, níos mó ídithe, nó níos mó damáiste.
| Coinníoll | Treo an toraidh | An méid a léirigh an turgnamh |
|---|---|---|
| Tiúchan íseal, 0.1 go 1 uM, miteacoindrí scoite | Bithfhuinneamh dearfach agus níos mó sárocsaíde | D'fheabhsaigh 0.1 uM tomhaltas ocsaigine i miteacoindrí croí ó fhrancaigh shláintiúla agus dhiaibéiteacha; d'athbhunaigh 100 nM go 1 uM ATP, poitéinseal an scannáin agus glacadh cailciam go páirteach i miteacoindrí inchinne ina raibh bac, agus mhéadaigh scaoileadh sárocsaíde faoi gach coinníoll |
| Tiúchan níos airde, os cionn 5 uM, cealla gan glúcós | Comhartha díobhálach ocsaídeora | D'ocsaídigh cealla ionscoiteacha tóireadóir ginearálta ROS agus chaill siad glútaitión dí-ocsaídithe os cionn 5 uM nuair a bhí glúcós as láthair; chuir glúcós a chur leo cosc ar an dá rud |
| Foshraitheanna choimpléasc I (glútamáit agus maláit) | Níos mó sárocsaíde | Fuarthas méadú ar scaoileadh sárocsaíde le foshraitheanna atá nasctha le NADH sa taighde ar mhiteacoindrí inchinne agus croí araon |
| Succináit agus róitéanón, miteacoindrí croí, 0.1 uM | Níos lú sárocsaíde sa phrótacal sin | An t-aon léamh sárocsaíde sa tsraith a léirigh éifeacht fhrithocsaídeach go soiléir; tabhair faoi deara go raibh róitéanón sa phrótacal agus gur úsáideadh fíochán difriúil, mar sin ní mhíníonn an fhoshraith amháin é |
| Solas dearg, 20 uM agus 630 nm | Damáiste díobhálach do DNA | Ní raibh loit shuntasacha ar DNA miteacoindreach sa dorchadas ag 20 uM; rinne an tiúchan céanna le solas dearg damáiste do gach blúire a tástáladh |
| Tiúchan an-ard sa dorchadas, 100 uM | Damáiste díobhálach roghnach do DNA | Loit roghnacha ar DNA miteacoindreach ag seichimh atá saibhir i bpúiríní, athrú géar ón gcomhartha sárocsaíde nana-mhólarach |
| Copar nó iarann agus NADH, DNA i gcóras saor ó chealla | Loit ocsaídiúcháin dhíobhálacha | Dhírigh copar damáiste ar sheicheamh teophointe p53; rinne iarann EDTA damáiste forleathan; bhac cataláis agus oibreáin chealáitithe miotail na conairí faoi seach; mhéadaigh guainín ocsaídithe |
| Glúcós i láthair, cealla slána | Maolú cosantach in ainneoin timthriallú níos tapa | Mhéadaigh glúcós dí-ocsaídiú na ruaime ach laghdaigh sé an glanstrus, rud atá ag teacht le soláthar NADPH ón gconair fosfáite peantóise le haghaidh athchúrsáil frithocsaídeoirí |
| Cealla luchtaithe le hascorbáit | Measctha: ascorbáit ídithe, comhartha an tóireadóra maolaithe | D'ocsaídigh an ruaim ascorbáit laistigh de na cealla de réir a chéile fiú nuair a bhí glúcós i láthair, agus chuir sí ocsaídiú an tóireadóra faoi chois go páirteach; ba é an cúlchiste cosanta a d'íoc an costas |
| Ainmhithe réamhchóireáilte le róitéanón, an ruaim tugtha ar dtús | Toradh dearfach san fhíochán | Laghdaigh réamhchóireáil leis an ruaim na loit ar DNA miteacoindreach a spreag róitéanón i lárinchinn lucha, in ainneoin gur ardaigh sí sárocsaíd i miteacoindrí scoite |
Is é an patrún ar fud na rónna an pointe lárnach. Is dhá ais ar leith iad táirgeadh sárocsaíde agus cosaint bhitheolaíoch. Is féidir le cóireáil toradh díobhálach a thabhairt ar an gcéad ais agus toradh dearfach ar an dara ceann ag an am céanna.
Cén fáth a dtugann an dáileog chéanna freagraí éagsúla
Socraíonn an tiúchan acmhainn an iompróra leictreon, ní an toradh deiridh. Mhéadaigh scaoileadh sárocsaíde ó mhiteacoindrí inchinne go hinbhraite ó 50 nM aníos i dtaighde ar mhiteacoindrí inchinne slána, ach bhí gá le 100 uM sa dorchadas chun damáiste follasach a dhéanamh do DNA miteacoindreach. Is bearna thart ar dhá mhíle oiread í sin idir an chéad chomhartha agus géineatocsaineacht, ach ní corrlach sábháilteachta í. Tá na críochphointí, na hurranna agus na hamanna nochta difriúil, mar sin seasann na huimhreacha d'fheiniméin ar leith seachas do phointí ar aon chuar amháin. Cuireann an plé ar an ngaol idir dáileog agus freagairt an cineál seo bearna idir comhartha íseal agus damáiste ard i gcomhthéacs níos leithne na horméise.
Socraíonn an fhoshraith cá dtagann na leictreoin isteach. Tugann breoslaí atá nasctha le NADH neart coibhéisí dí-ocsaídiúcháin don ruaim, don seachbhóthar úsáideach agus don imoibriú ocsaigine cur amú araon. Téann an achoimre a luaitear go minic — go ndéanann succináit frithocsaídeoir den ruaim agus go ndéanann glútamáit pró-ocsaídeoir di — thar a dtacaíonn na sonraí leis, toisc go raibh róitéanón sa choinníoll sárocsaíde le succináit sa staidéar croí freisin, agus gur úsáideadh fíochán agus dáileog dhifriúil ón taighde inchinne a d'aimsigh sárocsaíd mhéadaithe faoi gach foshraith agus staid riospráide.
Athraíonn solas an mheicníocht, ní hamháin an méid. Is í an chodarsnacht is soiléire sa tsraith ná nach ndearna 20 uM sa dorchadas aon rud inbhraite do bhlúirí DNA miteacoindreacha, ach go ndearna 20 uM faoi sholas dearg damáiste dóibh uile. Aon duine a chuireann turgnamh faoi sholas i gcomparáid le turgnamh sa dorchadas, tá sé ag cur fótaiceimice i gcomparáid le timthriallú ocsaídiúcháin-dí-ocsaídiúcháin.
Tiontaíonn miotail an t-ocsaídeoir. Gan mhiotail, táirgeann timthriall na ruaime sa dorchadas sárocsaíd, móilín ar féidir leis idirleathadh agus a úsáideann cealla mar chomhartha freisin. Nuair atá copar nó iarann inrochtana ann, cothaíonn ruaim atá dí-ocsaídithe ag NADH dí-ocsaídiú an mhiotail, agus gníomhachtaíonn an miotal dí-ocsaídithe sárocsaíd chun speicis de chineál hiodrocsaile nó sárocsaíde copair a chruthú in aice le DNA. Sin mar a chruthaigh taighde i gcóras saor ó chealla le NADH agus iain mhiotail damáiste roghnach ag teophointí agus damáiste forleathan do DNA ón ruaim thosaigh chéanna. Is é an chaoi a láimhseálann an urrann miotail, ní an ruaim amháin, a shocraíonn an bhfuil tábhacht leis an mbrainse seo.
Socraíonn stádas an bhreosla an féidir leis an gcill an costas a íoc. I gcealla ionscoiteacha a nochtaíodh do 2 go 20 uM den ruaim, nocht baint glúcóis an costas ocsaídiúcháin, agus chuir soláthar glúcóis deireadh leis, cé gur chuir glúcós dlús le dí-ocsaídiú na ruaime freisin. Is fearr timthriallú níos tapa le cosaintí a bhfuil soláthar acu ná timthriallú níos moille le cosaintí folmha. Glac le haon mhaíomh faoi ocsaídeoirí a fhágann stádas glúcóis nó NADPH ar lár mar mhaíomh neamhiomlán.
Socraíonn an fíochán an trealamh. Athghineann cealla ionscoiteacha NADPH trí mheitibileacht glúcóis agus tá cúlchistí frithocsaídeoirí sa chíteasol acu. Níl aon chuid de sin ag miteacoindrí scoite. Níl fiú deisiú ag DNA íonaithe. Is beag a insíonn toradh in ullmhóid amháin dúinn faoi na cinn eile, agus sin an fáth a mbeidh ar an alt atá beartaithe ar fhreagairtí atá sainiúil d'fhíocháin na córais seo a choinneáil ar leithligh.
Ní ionann tomhas díreach agus cosaint iartheachtach
Cumascann go leor scríbhneoireachta dhá shraith a choinníonn na turgnaimh ar leithligh. Fiafraíonn sraith amháin cé mhéad ocsaídeora a tháinig chun cinn. Fiafraíonn an ceann eile conas a d'fhreagair an chill.
Tá measúnachtaí sárocsaíde de chineál Amplex is gaire don chéad sraith, agus fiú iadsan tuairiscíonn siad glanfhlosc, is é sin táirgeadh lúide scriosadh lúide easpórtáil. Fuair an staidéar ar mhiteacoindrí inchinne athruithe ar an dá thaobh: cruthaíodh níos mó sárocsaíde agus glanadh bolus sárocsaíde a cuireadh leis níos moille. Níos faide síos an slabhra tá ocsaídiú glútaitióin, ídiú ascorbáite, guainín ocsaídithe agus loit DNA a bhacann polaiméaráis. Cuireann gach céim próisis bhitheolaíocha breise idir an t-ocsaídeoir agus an léamh.
Baineann einsímí frithocsaídeacha atá faoi stiúir Nrf2 agus bithghiniúint miteacoindrí leis an dara sraith. Is cláir oiriúnaitheacha iad ar féidir le bíog éadrom sárocsaíde iad a spreagadh, agus molann údair an staidéir ar chosaint miteacoindrí inchinne go díreach an spreagadh sin ó strus éadrom, agus iad ag tabhairt faoi deara go bhfuil an slabhra cúisíoch trí Nrf2 bunaithe ar thaighde roimhe sin seachas ar léiriú iomlán dá gcuid féin. Ní chiallaíonn cosaint a thagann uaireanta an chloig ina dhiaidh sin trí phróitéiní nua gur cheimic fhrithocsaídeach a chuir tús leis. Ciallaíonn sé gur cheannaigh teagmhas beag pró-ocsaídeach cosaint níos mó. Is iad na treoirlínte chun maímh den sórt sin a léamh, lena n-áirítear teorainneacha measúnachtaí agus difríochtaí idir ullmhóidí, ábhar na treorach maidir le taighde ar ghorm meitiléine a léamh.
Cén fáth nach n-aontaíonn measúnachtaí lena chéile
Tuairiscíonn tóireadóir ginearálta amhail déhidreafluaraisein ocsaídiú leathan an tóireadóra, ní tiúchan sárocsaíde. Braitheann sé ar cheimic sárocsaíodáise agus héime agus d'fhéadfadh sé méadú sárocsaíde a chailleadh a bhraithfeadh measúnacht chalabraithe Amplex. Chonacthas sárocsaíd i bhfad níos airde sa staidéar ar mhiteacoindrí inchinne gan comhartha comhfhreagrach forocsaíde, rud a thugann rabhadh gan aon mhaíomh frithocsaídeach amháin atá bunaithe ar ruaim a lua leis féin. Is ceist bhailí maidir le rialúcháin é forluí optúil, ós rud é go n-ionsúnn an ruaim solas infheicthe gar do bhandaí coitianta flosctha agus astaíochta. Ach rinne an staidéar cúramach calabrú i gcoinne méideanna aitheanta sárocsaíde, laghdaigh sé nochtadh don fhloscadh gan ach athrú beag ar an gcomhartha, agus dheimhnigh sé baint níos moille sárocsaíde le leictreoid ar leith. Is rud í trasnaíocht le rialú a thástáil ina leith, ní cúis le toradh a dhiúltú go huathoibríoch.
Léiríonn an toradh cailciam an gá céanna le cruinneas. Níor athraigh nochtadh géarmhíochaine don ruaim an t-ualach iomlán cailciam roimh an trasdul tréscaoilteachta sa staidéar croí, ach d'fheabhsaigh sí ráta glactha cailciam i miteacoindrí inchinne ina raibh bac sa staidéar ar mhiteacoindrí croí a dhírigh ar dhiaibéiteas. Críochphointí éagsúla, córais éagsúla, gan aon chontrárthacht.
Seicliosta sula gcuirtear muinín i mbreithiúnas
Glac le gach breithiúnas frithocsaídeach nó pró-ocsaídeach mar thuairisc ar chóras, agus cuir cúig cheist. Cén tiúchan, agus cén urrann? Cén deontóir leictreon agus cén glacadóir atá in iomaíocht leis? Faoi sholas nó sa dorchadas, agus cén tonnfhad agus dáileog? Cad iad na miotail atá ar fáil, agus cad iad na cúlchistí breosla agus frithocsaídeoirí a bhfuil soláthar acu? Agus cén mheasúnacht, a thomhaiseann flosc ocsaídeora nó damáiste nó freagairt oiriúnaitheach? Athraigh aon fhreagra amháin agus is féidir leis an móilín céanna bogadh trasna na maitríse ó bheith cosantach go bheith díobhálach gan aon pharadacsa ar chor ar bith.