តើមេទីឡែនប្លូអាចឆ្លងរំលង Complex III នៃមីតូកុងឌ្រីបានទេ? ហេតុអ្វីការសិក្សាផ្តល់លទ្ធផលមិនស្របគ្នា

មន្ទីរពិសោធន៍ពីរបានសួរថា តើមេទីឡែនប្លូអាចឆ្លងរំលង Complex III នៃមីតូកុងឌ្រីដែលត្រូវបានទប់ស្កាត់បានឬទេ។ មន្ទីរពិសោធន៍មួយឆ្លើយថាមិនបាន។ មួយទៀតឆ្លើយថាបាន។ ទាំងពីរមានទិន្នន័យគាំទ្រ។

ការសិក្សាទីមួយលើមីតូកុងឌ្រីនៃខួរក្បាលកណ្ដុរតូចរកឃើញថា សារធាតុពណ៌នេះមិនអាចធ្វើដូច្នោះបានទេ។ ការសិក្សាទីពីរលើមីតូកុងឌ្រីនៃខួរក្បាលសត្វកកេរបីប្រភេទរកឃើញថា វាអាចធ្វើបានមួយផ្នែក។ ការសិក្សាទីបីលើថ្លើមកណ្ដុរតូចត្រូវបានលើកយកមកយោងជាញឹកញាប់ក្នុងបរិបទជិតគ្នា ប៉ុន្តែវាបានសាកល្បងរឿងផ្សេង។ ដាក់វាឱ្យស្ថិតក្នុងបរិបទត្រឹមត្រូវ នោះភាពច្របូកច្របល់ពាក់កណ្ដាលនឹងត្រូវបានបកស្រាយ។

មិនមានយន្តការដែលអនុវត្តបានគ្រប់ករណីសម្រាប់ប្រកាសនៅទីនេះទេ។ មានពិសោធន៍បីដែលប្រើសារធាតុទប់ស្កាត់ កម្រិតប្រើ និងរង្វាស់លទ្ធផលខុសៗគ្នា។ ត្រូវអានលក្ខខណ្ឌជាមុនសិន។ សេចក្ដីសន្និដ្ឋាននឹងកើតចេញពីលក្ខខណ្ឌទាំងនោះ។

តើការឆ្លងរំលងមានន័យដូចម្ដេចនៅទីនេះ

អេឡិចត្រុងចូលក្នុងខ្សែសង្វាក់តាម Complex I (ពី NADH) ឬ Complex II (ពី succinate) ឆ្លងកាត់ Complex III ទៅ cytochrome c បន្ទាប់មកឆ្លងកាត់ Complex IV ទៅអុកស៊ីសែន។ ជម្រាលដែលបង្កើតឡើងតាមផ្លូវនេះគឺជាអ្វីដែលកោសិកាប្រើដើម្បីផលិត ATP។

ការអះអាងអំពីការឆ្លងរំលងមានន័យថា មេទីឡែនប្លូទទួលយកអេឡិចត្រុងនៅមុនចំណុចទប់ស្កាត់ ហើយប្រគល់វានៅក្រោយចំណុចនោះ។ សារធាតុពណ៌ក្នុងទម្រង់អុកស៊ីតកម្មទទួលយកអេឡិចត្រុងពី NADH ឬសមាសធាតុនៅដើមខ្សែសង្វាក់ ហើយក្លាយជា leucomethylene blue។ បន្ទាប់មក ទម្រង់រេដុកម្មប្រគល់អេឡិចត្រុងទាំងនោះទៅ cytochrome c ឬត្រឡប់ចូលខ្សែសង្វាក់វិញ។ ប្រសិនបើការប្រគល់នេះកើតនៅក្រោយចំណុចទប់ស្កាត់ ការដកដង្ហើម និងសក្តានុពលភ្នាសនឹងស្ដារឡើងវិញមួយផ្នែក។ ប្រសិនបើវាកើតនៅត្រង់ចំណុចទប់ស្កាត់ ឬនៅមុនចំណុចនោះ នោះគ្មានអ្វីស្ដារឡើងវិញទេ។

លក្ខណៈលម្អិតមួយរបស់ Complex III កំណត់ចំណែកធំនៃការខ្វែងយោបល់នេះ។ កុំផ្លិចនេះដំណើរការវដ្ត Q ដែលមានទីតាំងសម្រាប់សារធាតុទប់ស្កាត់ពីរ។ Antimycin ភ្ជាប់នឹងទីតាំង Qi។ Myxothiazol ភ្ជាប់នឹងទីតាំង Qo។ ការសិក្សាដែលប្រើតែមួយក្នុងចំណោមសារធាតុទាំងនេះបានសាកល្បងត្រឹមពាក់កណ្ដាលនៃកុំផ្លិចប៉ុណ្ណោះ។

ការសិក្សាទីមួយ៖ គ្មានការឆ្លងរំលងនៅក្នុងមីតូកុងឌ្រីនៃខួរក្បាលកណ្ដុរតូច

Gureev និងសហការីបានប្រើមីតូកុងឌ្រីពីសំបកខួរក្បាលរបស់កណ្ដុរតូច C57BL/6 ដែលញែកចេញដោយ digitonin ហើយធ្វើតេស្តនៅកំហាប់ប្រូតេអ៊ីន 0.1 mg per ml។ ស៊ុបស្ត្រាតមានបីលក្ខខណ្ឌ៖ pyruvate រួមជាមួយ malate នៅកំហាប់ 5 mM នីមួយៗ, succinate នៅ 10 mM ជាមួយ glutamate នៅ 2 mM និង L-proline នៅ 10 mM។ សារធាតុទប់ស្កាត់គឺ rotenone នៅ 1 micromolar (Complex I) និង antimycin នៅ 1 microgram per ml (Complex III)។ កម្រិតសារធាតុពណ៌គឺ 0.5, 1 និង 2 micromolar ដោយប្រើ 1 micromolar ជាកំហាប់ចម្បង។ វិធីសាស្ត្រ និងខ្សែកោងទិន្នន័យមាននៅក្នុងអត្ថបទទំនាក់ទំនងវិទ្យាសាស្ត្ររបស់ FEBS Letters។

ការឆ្លងរំលង Complex I បានដំណើរការ។ Rotenone បន្ថយការដកដង្ហើមដែលជំរុញដោយ ADP ពីប្រហែល 121 មកប្រហែល 2 nmol per minute per mg ហើយសារធាតុពណ៌នៅ 1 micromolar ស្ដារវាឡើងដល់ប្រហែល 21។ សក្តានុពលភ្នាសបានស្ដារឡើងវិញនៅពេលប្រើ pyruvate រួមជាមួយ malate និងនៅពេលប្រើ L-proline។

ការឆ្លងរំលង Complex III មិនបានដំណើរការទេ។ Antimycin បន្ថយការដកដង្ហើមមកប្រហែល 16 ហើយសារធាតុពណ៌បង្កើនវាបានត្រឹមប្រហែល 20 ប៉ុណ្ណោះ។ សក្តានុពលភ្នាសមិនបានស្ដារឡើងវិញលើស៊ុបស្ត្រាតណាមួយឡើយ នៅកម្រិតសារធាតុពណ៌រហូតដល់ 5 micromolar។ ទិន្នន័យអំពីប៉េរ៉ុកស៊ីតក៏បង្ហាញក្នុងទិសដៅដូចគ្នា៖ សារធាតុពណ៌តែមួយមុខបង្កើនការបញ្ចេញប៉េរ៉ុកស៊ីតពីអត្រាមូលដ្ឋានជិត 76 pmol per minute per mg ទៅប្រហែល 1170, 1460 និង 1945 នៅកម្រិតទាំងបី ប៉ុន្តែ antimycin បន្ថយសញ្ញាដែលជំរុញដោយសារធាតុពណ៌នោះប្រហែល 25, 88 និង 96 percent រៀងគ្នា។ ប្រសិនបើសារធាតុពណ៌ក្នុងទម្រង់រេដុកម្មមានប្រតិកម្មដោយផ្ទាល់ជាមួយអុកស៊ីសែន ការទប់ស្កាត់ Complex III មិនគួរបន្ថយសញ្ញានេះទេ។ អ្នកនិពន្ធបានសន្និដ្ឋានថា សារធាតុពណ៌ក្នុងទម្រង់រេដុកម្មត្រូវបានអុកស៊ីតកម្មនៅទីតាំង Qo របស់ Complex III ដែលស្ថិតនៅមុនចំណុចទប់ស្កាត់ដោយ antimycin។ បើពណ៌នារង្វិលជុំខ្លីនេះជាពាក្យ៖ អ្នកផ្ដល់អេឡិចត្រុងទៅសារធាតុពណ៌ សារធាតុពណ៌ទៅ Qo ហើយបន្តតាមផ្លូវធម្មតា។ Rotenone ត្រូវបានឆ្លងរំលង។ Antimycin មិនត្រូវបានឆ្លងរំលងទេ។

ការសិក្សាទីពីរ៖ ការឆ្លងរំលងមួយផ្នែកនៅក្នុងសត្វបីប្រភេទ នៅទីតាំងទប់ស្កាត់ទាំងពីរ

Svab និងសហការីបានពង្រីកការរៀបចំពិសោធន៍។ ពួកគេប្រើមីតូកុងឌ្រីនៃខួរក្បាលរបស់កណ្ដុរតូច កណ្ដុរធំ និងកណ្ដុរហ្គីណេ ដែលញែកចេញដោយ Percoll ហើយធ្វើតេស្តនៅកំហាប់ដូចគ្នា 0.1 mg per ml ដោយប្រើ pyruvate រួមជាមួយ malate ឬ glutamate រួមជាមួយ malate នៅ 5 mM នីមួយៗ។ ពួកគេប្រើសារធាតុទប់ស្កាត់ Complex III ពីរ៖ antimycin A នៅ 0.3 micromolar និង myxothiazol នៅ 1 micromolar។ សារធាតុពណ៌មានកំហាប់ 2 micromolar ក្នុងតេស្តភាគច្រើន និង 0.5 ក្នុងការងារលើ cytochrome c។ ទិន្នន័យសត្វទាំងបីប្រភេទដែលប្រើពិធីការស្របគ្នាមាននៅក្នុងអត្ថបទដែលអាចអានបានដោយសេរី។

ការទប់ស្កាត់ទាំងពីរត្រូវបានឆ្លងរំលងមួយផ្នែក នៅក្នុងសត្វទាំងបីប្រភេទ។ ក្នុងមីតូកុងឌ្រីរបស់កណ្ដុរតូច antimycin បន្ថយការដកដង្ហើម ហើយសារធាតុពណ៌បង្កើនវាប្រហែល 60 percent ពីប្រហែល 37 ទៅ 59 nmol per minute per mg។ Myxothiazol បន្ថយវា 88 percent មកប្រហែល 4.5 ហើយសារធាតុពណ៌បង្កើនវាប្រាំដងទៅប្រហែល 23។ សក្តានុពលភ្នាសបានស្ដារប៉ូលឡើងវិញមួយផ្នែកក្រោមសារធាតុទប់ស្កាត់ណាមួយ។ ការវាស់ប្រើសារធាតុពណ៌ពីរ (safranin O និង TMRM ដែលវាស់តាមសមាមាត្រ) ដើម្បីបដិសេធលទ្ធភាពនៃសញ្ញាក្លែងក្លាយពីការវាស់អុបទិក។

អត្ថបទនេះក៏បានសាកល្បងការប្រគល់អេឡិចត្រុងដោយផ្ទាល់ផងដែរ ដែលការសិក្សាទីមួយមិនបានធ្វើ។ Cytochrome c ដែលបានអាសេទីលកម្ម និងបន្ថែមពីខាងក្រៅនៅ 25 micromolar មិនត្រូវបានធ្វើរេដុកម្មដោយមីតូកុងឌ្រីដែលមានថាមពលឡើយ ទោះមានឬគ្មានសារធាតុទប់ស្កាត់ក៏ដោយ ប៉ុន្តែការបន្ថែមសារធាតុពណ៌ជំរុញរេដុកម្មក្នុងករណីទាំងពីរ។ ក្នុងសូលុយស្យុងប៊ុហ្វ័រដែលគ្មានកោសិកា NADH រួមជាមួយសារធាតុពណ៌បានធ្វើរេដុកម្ម cytochrome c ក្នុងអត្រាសមាមាត្រនឹង NADH។ បើពណ៌នាការលោតឆ្លងដែលវែងជាងនេះជាពាក្យ៖ សមមូលរេដុកម្មទៅសារធាតុពណ៌ សារធាតុពណ៌ទៅ cytochrome c ដោយផ្ទាល់ ហើយ Complex IV ទៅអុកស៊ីសែន។ ផ្លូវនេះរំលង Complex III ទាំងស្រុង ដូច្នេះអាចឆ្លងរំលងសារធាតុទប់ស្កាត់ទាំងពីរបាន។

រង្វាស់លទ្ធផលបន្ថែមពីរគាំទ្រការបកស្រាយនេះ។ ភ្លុយអូរ៉េសង់របស់ NAD(P)H ថយចុះនៅពេលបន្ថែមសារធាតុពណ៌ទៅមីតូកុងឌ្រីដែលបានទទួល myxothiazol មានន័យថាសមមូលរេដុកម្មហូរចេញតាមផ្លូវថ្មី។ ហើយការស្រូបពន្លឺរបស់សារធាតុពណ៌នៅ 660 nm បានតាមដានការបន្ថែមនីមួយៗតាមលំដាប់ ខណៈរាវខាងលើក្រោយការបង្វិលផ្ចិតបង្ហាញថា សារធាតុពណ៌ក្នុងទម្រង់អុកស៊ីតកម្មប្រមូលផ្ដុំនៅក្នុងមីតូកុងឌ្រីដែលមានថាមពលលើសមួយរយដង ហើយបន្ទាប់មកចាកចេញនៅពេលសក្តានុពលដួលរលំ។ តុល្យភាពប្រូតុងក៏ស្របគ្នាដែរ៖ ការរំលងជំហានបូមធ្វើឱ្យនៅសល់ប្រហែល 2 ប្រូតុងក្នុងមួយគូអេឡិចត្រុង ជំនួសឱ្យ 10។ ដូច្នេះ ការប្រើអុកស៊ីសែនលឿនជាងមុន ប៉ុន្តែស្ដារប៉ូលបានតែមួយផ្នែក គឺជាលក្ខណៈនៃការឆ្លងរំលងពិតប្រាកដ មិនមែនជាភស្តុតាងប្រឆាំងនឹងវាទេ។

សំណាកដែលរៀបចំដូចគ្នានេះបានផ្ដល់ការឆ្លើយតបដែលធ្វើឱ្យការអានតែសើៗនាំទៅរកការយល់ខុស។ នៅពេលមានសារធាតុទប់ស្កាត់រួមជាមួយសារធាតុពណ៌ ADP បន្ថយការដកដង្ហើមជំនួសឱ្យបង្កើនវា ហើយការទប់ស្កាត់ការដឹកជញ្ជូនជំរុញវាជំនួសឱ្យធ្វើឱ្យវាថយចុះ ខណៈសក្តានុពលភ្នាសនៅតែប្រែប្រួលតាមទិសដៅធម្មតា។ ការប្រើប្រាស់អុកស៊ីសែនតែមួយមុខអាចនាំឱ្យយល់ខុសក្នុងប្រព័ន្ធនេះ។

ការសិក្សាទីបី៖ ការសិក្សាលើថ្លើមដែលសាកល្បង Complex I និង II មិនមែន III

Lee និង Boelsterli បានប្រើមីតូកុងឌ្រីនៃថ្លើមកណ្ដុរតូច និងកោសិកាថ្លើមបណ្ដុះដែលខូចដោយ efavirenz (Complex I, IC50 ជិត 30 micromolar) និង hydrazine ដែលជាមេតាបូលីតរបស់ isoniazid (Complex II, IC50 ជិត 30 micromolar)។ សារធាតុពណ៌នៅប្រហែល 30 micromolar បានស្ដារអុកស៊ីតកម្ម NADH សក្តានុពលភ្នាស និង ATP ខណៈបន្ថយសារធាតុអុកស៊ីតកម្ម និងការស្លាប់ដោយនេក្រូស៊ីស។ អត្ថបទក្នុង Redox Biology បកស្រាយលទ្ធផលនេះជាគំរូដែលសារធាតុពណ៌ដឹកអេឡិចត្រុងឆ្លងរំលង Complex I និង II ដែលខូច។

លទ្ធផលនោះជាបរិបទនៅផ្នែកខាងមុននៃខ្សែសង្វាក់ដែលមានការយល់ស្រប ហើយវាមិនប្រាប់អ្វីអំពី Complex III ទេ ព្រោះគ្មានអ្វីនៅទីនោះត្រូវបានទប់ស្កាត់ក្នុងការសិក្សានេះឡើយ។ វាមិនអាចបញ្ជាក់ ឬបដិសេធការសិក្សាលើខួរក្បាលណាមួយក្នុងចំណោមទាំងពីរបានទេ។

តារាងម៉ាទ្រីសនៃលក្ខខណ្ឌ

មូលហេតុបួនដែលការសិក្សាលើ Complex III ទាំងពីរអាចត្រឹមត្រូវចំពោះការរៀបចំពិសោធន៍របស់ខ្លួន

1. ការប្រើសារធាតុទប់ស្កាត់មិនមែនជាអន្តរាគមន៍ដូចគ្នាទេ។ ការប្រើ antimycin តែមួយមុខនៅ 1 microgram per ml ខុសពីការប្រើ antimycin នៅ 0.3 micromolar រួមជាមួយសារធាតុទប់ស្កាត់ទីតាំង Qo ដាច់ដោយឡែកមួយ។ ផ្លូវរបស់សារធាតុពណ៌ដែលបញ្ចូលអេឡិចត្រុងទៅទីតាំង Qo បរាជ័យនៅត្រង់ចំណុចដែលផ្លូវទៅ cytochrome c ដោយផ្ទាល់អាចជោគជ័យ។ ទីតាំងមួយមិនអាចតំណាងឱ្យទាំងពីរបានទេ។

2. កម្រិតសារធាតុពណ៌ និងពេលវេលាខុសគ្នា។ កំហាប់ចម្បងគឺ 1 ធៀបនឹង 2 micromolar សម្រាប់សារធាតុដែលឆ្លងវដ្តរេដុក ហើយការស្រូបចូល និងការធ្វើរេដុកម្ម cytochrome c ដោយផ្ទាល់របស់វាអាស្រ័យលើកំហាប់ និងពេលវេលា។ ភាពខុសគ្នាតូចៗនៃកម្រិតប្រើ រួមជាមួយពេលវេលាវាស់លទ្ធផលខុសគ្នា អាចបង្ហាញផ្នែកផ្សេងៗនៃបណ្ដាញតែមួយ។

3. ការរៀបចំសំណាកខុសគ្នា។ ការញែកដោយ digitonin ធៀបនឹងការញែកតាមជម្រាល Percoll ជ្រើសរើសក្រុមមីតូកុងឌ្រីដែលមានផ្នែកត្រួតគ្នា ប៉ុន្តែមិនដូចគ្នាទាំងស្រុងទេ។ កំហាប់ប្រូតេអ៊ីនដូចគ្នានៅ 0.1 mg per ml ដូច្នេះអាចដកអថេរនោះចេញពីការពិចារណាបាន ប៉ុន្តែមិនអាចដកក្រុមរង និងភាពនៅគង់វង្សរបស់មីតូកុងឌ្រីចេញបានទេ។ ហើយការសង្ស័យលើប្រភេទសត្វត្រូវបានដោះស្រាយ៖ ក្រុមទីពីរបានបង្កើតឡើងវិញនូវលក្ខណៈឆ្លើយតបរបស់ខ្លួនក្នុងកណ្ដុរតូចផងដែរ។

4. ស្ថានភាពស៊ុបស្ត្រាតកំណត់អ្វីដែលសារធាតុពណ៌អាចធ្វើបាន។ លក្ខខណ្ឌស៊ុបស្ត្រាតបី ធៀបនឹងគូស៊ុបស្ត្រាតដែលភ្ជាប់នឹង NADH។ ការផ្គត់ផ្គង់ NADH និងសក្តានុពលភ្នាសរួមគ្នាកំណត់ថា សារធាតុពណ៌ត្រូវបានធ្វើរេដុកម្មលឿនប៉ុណ្ណា និងចែកចាយទៅកន្លែងណា។ ផ្លូវដែលត្រូវការសារធាតុពណ៌ក្នុងទម្រង់រេដុកម្មនៅក្បែរ cytochrome c ក្នុងទម្រង់អុកស៊ីតកម្ម អាស្រ័យយ៉ាងខ្លាំងលើជម្រើសនេះ។

របៀបអានការអះអាងអំពីការឆ្លងរំលងលើកក្រោយ

ត្រូវសួរថា កុំផ្លិចណាត្រូវបានទប់ស្កាត់ ដោយសារធាតុទប់ស្កាត់ណា នៅទីតាំងណា និងកម្រិតណា។ ត្រូវសួរអំពីកំហាប់សារធាតុពណ៌ និងពេលដែលបានវាស់លទ្ធផល។ ត្រូវសួរអំពីជាលិកា ប្រភេទសត្វ វិធីញែក កំហាប់ប្រូតេអ៊ីន និងស៊ុបស្ត្រាត។ ហើយត្រូវសួរថា តើសក្តានុពល ការដកដង្ហើម ស្ថានភាពរេដុក និងតេស្តការប្រគល់អេឡិចត្រុងដោយផ្ទាល់ផ្ដល់លទ្ធផលស្របគ្នាឬទេ ព្រោះនៅទីនេះ ការប្រើប្រាស់អុកស៊ីសែនតែមួយមុខបានបង្ហាញទិសដៅខុសច្រើនជាងមួយលើក។

សេចក្ដីសង្ខេបក្នុងវិសាលភាពកំណត់នៅតែមានសុពលភាព។ មានការយល់ស្របថា សារធាតុពណ៌អាចឆ្លងរំលង Complex I។ ចំពោះ Complex III មីតូកុងឌ្រីរបស់កណ្ដុរតូចដែលប្រើ antimycin នៅ 1 microgram per ml និងសារធាតុពណ៌នៅ 1 micromolar មិនបង្ហាញការឆ្លងរំលងដែលស្ដារមុខងារបានទេ ខណៈសត្វបីប្រភេទដែលប្រើ antimycin នៅ 0.3 micromolar ឬ myxothiazol នៅ 1 micromolar និងសារធាតុពណ៌នៅ 2 micromolar បង្ហាញការឆ្លងរំលងមួយផ្នែក ជាមួយការផ្ទេរអេឡិចត្រុងពីសារធាតុពណ៌ទៅ cytochrome c ដោយផ្ទាល់។ សេចក្ដីថ្លែងទាំងនេះអាចត្រឹមត្រូវជាមួយគ្នាបាន។ ការសន្និដ្ឋានទូលំទូលាយជាងនេះគឺជាការពង្រីកហួសទិន្នន័យ។

អត្ថបទពាក់ព័ន្ធជួយរក្សាការអះអាងដែលនៅមានការខ្វែងយោបល់នេះឱ្យស្ថិតក្នុងបរិបទគីមីសាស្ត្រដែលគ្មានការខ្វែងយោបល់៖ របៀបដែលមេទីឡែនប្លូផ្លាស់ទីអេឡិចត្រុង សម្រាប់ការបញ្ជូនបន្ត, ពិសោធន៍ឆ្លងរំលង Complex I សម្រាប់ករណីនៅផ្នែកខាងមុននៃខ្សែសង្វាក់ដែលមានការយល់ស្រប, រង្វាស់សក្តានុពលភ្នាស និងសញ្ញាក្លែងក្លាយរបស់វា សម្រាប់មូលហេតុដែលត្រូវការសារធាតុពណ៌ពីរ និងការគ្រប់គ្រងសារធាតុដែលឆ្លងវដ្តរេដុកក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ សម្រាប់ចំណុចងាយនាំឱ្យច្រឡំទាក់ទងនឹងកម្រិតប្រើ និងពេលវេលា។