מעטילען־בלוי און מיטאָכאָנדריעס: עלעקטראָנען־טראַנספּאָרט און די באַווײַזן

שטעלט אײַך פֿאָר צוויי פּרעפּאַראַטן איינס לעבן דעם אַנדערן. ביידע אַנטהאַלטן מוח־מיטאָכאָנדריעס פֿאַרגיפֿט מיט ראָטענאָן, אַ כעמישן שטאָף וואָס בלאָקירט קאָמפּלעקס I פֿון דער רעספּיראַטאָרישער קייט. אין איינעם לייגט דער עקספּערימענטאַטאָר אַרײַן מיט אַ פּיפּעטע אַ מיקראָמאָלאַרע דאָזע מעטילען־בלוי. דער זויערשטאָף־פֿאַרברויך ווערט טיילווײַז צוריקגעשטעלט. די מעמבראַן־שפּאַנונג קערט טיילווײַז צוריק. אַ ביסל ATP־סינטעז הייבט זיך ווידער אָן. אין דער שכנותדיקער קיוועט דערציילט אַ פּעראָקסיד־סענסאָר די אַנדערע העלפֿט פֿון דער געשיכטע: די פּראָדוקציע פֿון וואַסערשטאָף־פּעראָקסיד איז געשטיגן עטלעכע מאָל, בײַ יעדער געפּרוּווטער דאָזע, מיט יעדן געפּרוּווטן סובסטראַט.

ביידע מעסט־רעזולטאַטן זײַנען ריכטיק. מעטילען־בלוי איז אַן עלעקטראָנען־פֿאַרמיטלער וואָס קען האַלטן דעם שטראָם אין גאַנג אַרום אַ באַשעדיקטן טייל פֿון דער רעספּיראַטאָרישער קייט, און דער זעלבער פֿאַרמיטלער פֿאָדערט דערבײַ אַ פּרײַז אין פּעראָקסיד. האַלט מען ביידע פֿאַקטן אין זינען צוזאַמען, ווערט די ליטעראַטור וועגן מעטילען־בלוי און דער מיטאָכאָנדריאַלער פֿונקציע פֿאַרשטענדלעך. האַלט מען בלויז איינעם, לייענט זי זיך ווי אַ נס אָדער אַ סכּנה, לויט וועלכן אַרטיקל מע האָט ערשט געעפֿנט.

דער פֿאַרמיטלער, פּשוט דערקלערט

די רעספּיראַטאָרישע קייט איז אַ ריי איבערגאַבע־סטאַנציעס. עלעקטראָנען קומען אַרײַן בײַ קאָמפּלעקס I (פֿון NADH) אָדער בײַ קאָמפּלעקס II און פֿאַרבונדענע פֿלאַווין־ענזימען (פֿון סוקצינאַט און ענלעכע דאָנאָרן), גייען דורך קאָמפּלעקס III צום באַוועגלעכן טרעגער ציטאָכראָם c, דערנאָך דורך קאָמפּלעקס IV צום זויערשטאָף. יעדע איבערגאַבע פּאָמפּט פּראָטאָנען אַריבער דער אינערלעכער מעמבראַן, און דער גראַדיענט וואָס ווערט געשאַפֿן טרײַבט די ATP־סינטעז. בלאָקירט מען אַ סטאַנציע, ווערט דער שטראָם פֿאַר איר שטיל.

מעטילען־בלוי שטעלט זיך אַרײַן ווי אַ פּאַראַלעלער קוריער. זײַן אָקסידירטע פֿאָרעם נעמט אויף עלעקטראָנען פֿון טרעגערס פֿריִער אין דער קייט און ווערט די פֿאַרבלאָזע, רעדוצירטע פֿאָרעם, לײַקאָמעטילען־בלוי, וואָס גיט דערנאָך די עלעקטראָנען ווײַטער אין דער קייט און ווערט ווידער בלוי. די צוויי פֿאָרמען ווערן באַשריבן אין דער דערקלערונג פֿונעם רעדאָקס־פּאָר, און די ברייטערע איבערגאַבע־פֿונקציע ווערט באַהאַנדלט אין דער אַלגעמיינער דערקלערונג פֿונעם מעכאַניזם. די אָפֿענע פֿראַגע איז וווּ דער קוריער קומט ווידער אַרײַן אין דער קייט: אינעם כינאָל־בינדונג־קעשענע פֿון קאָמפּלעקס III, באַקאַנט ווי דער Qo־פּלאַץ, אָדער גלײַך בײַ ציטאָכראָם c. וועלכער אויסגאַנג הערשט, ווענדט זיך אין די באַדינגונגען, ווי די אַנאַליז פֿונעם בײַפּאַס אַרום קאָמפּלעקס III דערקלערט אין פּרטים.

וואָס דרײַ שטודיעס אויף ראָודאַנץ האָבן טאַקע געמאָסטן

אַלע דרײַ שטודיעס האָבן געניצט איזאָלירטע מוח־מיטאָכאָנדריעס, דאָס הייסט אָרגאַנעלן אַרויסגענומען פֿון דער צעל און סוספּענדירט אין אַ באַשטימטער באַפֿער־לייזונג. קיין גאַנצע צעלן, קיין חיות וואָס האָבן באַקומען דאָזעס, קיין מענטשלעכע באַטייליקטע. די קאָנצענטראַציעס באַציִען זיך אויף דער לייזונג אַרום די אָרגאַנעלן, נישט אויף אַ מענטשלעכער מויל־דאָזע. האַלט מען דעם ראַם פֿעסט, רעדן די ציפֿערן קלאָר.

די ערשטע שטודיע, אין איזאָלירטע מוח־מיטאָכאָנדריעס פֿון ים־חזירלעך בײַ 100 נאַנאָמאָלאַר ביז 2 מיקראָמאָלאַר, האָט אויסגעמאָסטן נוץ און פּרײַז אין איין פּרעפּאַראַט. אין געזונטע מיטאָכאָנדריעס האָט דער פֿאַרבשטאָף געהעכערט דעם זויערשטאָף־פֿאַרברויך אין רו, אָבער געלאָזט די דורך ADP־סטימולירטע רעספּיראַציע אומגעביטן, אַזוי אַז די געקאָפּלטע ATP־פּראָדוקציע האָט זיך נישט פֿאַרבעסערט. אונטער אַ בלאָקאַדע פֿון קאָמפּלעקס I האָט 2 מיקראָמאָלאַר צוריקגעשטעלט די ATP־סינטעז פֿון 46 צו 93 נאַנאָמאָל פּער מינוט פּער מיליגראַם, קעגן אַ נאָרמאַלן קורס פֿון בערך 1109. אונטער אַ בלאָקאַדע פֿון קאָמפּלעקס III האָט די זעלבע דאָזע צוריקגעשטעלט ATP פֿון בערך 46 צו 63, קעגן אַ נאָרמאַלן קורס פֿון בערך 910. די שפּאַנונג און דאָס אויפֿנעמען קאַלציום האָבן זיך טיילווײַז צוריקגעשטעלט. אַ ציאַניד־בלאָקאַדע פֿון קאָמפּלעקס IV האָט מען נישט געקענט בײַפּאַסירן, וואָס שטעלט דעם נוצלעכן עלעקטראָנען־אויסגאַנג פֿאַרן פֿונקציאָנירנדיקן קאָמפּלעקס IV אין דער קייט. יעדע צוריקשטעלונג איז געווען סטאַטיסטיש רעאַל און קליין: איין־ציפֿערדיקע פּראָצענטן פֿון דער נאָרמאַלער ATP־פּראָדוקציע.

די צווייטע שטודיע, אין מיטאָכאָנדריעס פֿון דער מוח־קאָרטעקס פֿון מײַז בײַ בערך 1 מיקראָמאָלאַר, האָט באַשטעטיקט דעם בײַפּאַס אַרום קאָמפּלעקס I און געצויגן אַ גרענעץ בײַ קאָמפּלעקס III. ראָטענאָן האָט פֿאַרמינערט די רעספּיראַציע פֿון בערך 121 צו אונטער 2 נאַנאָמאָל זויערשטאָף פּער מינוט פּער מיליגראַם, און דער פֿאַרבשטאָף האָט זי געהעכערט צו בערך 21, בערך איין זעקסטל פֿון נאָרמאַל, בשעת די מעמבראַן־שפּאַנונג האָט זיך כּמעט גאָר צוריקגעשטעלט. אָבער נאָך אַ בלאָקאַדע פֿון קאָמפּלעקס III האָבן זיך נישט צוריקגעשטעלט סײַ די רעספּיראַציע סײַ די שפּאַנונג איבערן ראַנג פֿון 1 ביז 5 מיקראָמאָלאַר, און די בלאָקאַדע האָט אונטערדריקט דעם פּעראָקסיד־סיגנאַל אָנגעטריבן דורכן פֿאַרבשטאָף. די מחברים האָבן פֿאָרגעלייגט, אַז דער רעדוצירטער פֿאַרבשטאָף גיט איבער זײַנע עלעקטראָנען בײַם Qo־פּלאַץ פֿון קאָמפּלעקס III: ווען דער פּלאַץ איז פֿאַרנומען, האָט דער קוריער נישט וווּ זיי איבערצוגעבן.

די דריטע שטודיע, אין מוח־מיטאָכאָנדריעס פֿון מײַז, ראַטן און ים־חזירלעך, דער עיקר בײַ 2 מיקראָמאָלאַר, האָט גלײַך געפּרוּווט די סתּירה און געפֿונען, אַז מע קען איבערבריקען אַ בלאָקאַדע פֿון קאָמפּלעקס III. ווען דער Qo־פּלאַץ־אינהיביטאָר מיקסאָטיאַזאָל האָט פֿאַרמינערט די באַזאַלע רעספּיראַציע מיט 88 פּראָצענט, האָט דער פֿאַרבשטאָף צוריקגעשטעלט דעם זויערשטאָף־פֿאַרברויך צו בערך 62 פּראָצענט פֿונעם אומבלאָקירטן קורס. אין אַ דירעקטן פּרוּוו האָט אַ האַלבער מיקראָמאָלאַר רעדוצירט אויסערלעך צוגעגעבן ציטאָכראָם c אַפֿילו ווען קאָמפּלעקס III איז געווען בלאָקירט, וואָס שטיצט אַ וועג פֿון NADH דורכן פֿאַרבשטאָף צו ציטאָכראָם c און ווײַטער צו קאָמפּלעקס IV. אָבער די צוריקגעשטעלטע רעספּיראַציע האָט זיך אויפֿגעפֿירט אומנאָרמאַל: צוגעגעבענער ADP האָט פֿאַרמינערט דעם זויערשטאָף־פֿאַרברויך אַנשטאָט אים צו העכערן, און בלאָקירן ATP־סינטעז האָט סטימולירט די רעספּיראַציע. די שפּאַנונג האָט זיך בלויז טיילווײַז רעפּאָלאַריזירט. אַ הויכער זויערשטאָף־פֿאַרברויך מיט אַן איבערגעקערטער קאָפּלונג איז נישט קיין נאָרמאַלע ענערגיע־פּראָדוקציע.

פֿאַרוואָס די לאַבאָראַטאָריעס זײַנען נישט מסכּים, און וואָס קלערט עס אויף

די דערקלערונג דורך אונטערשיידן צווישן מינים פֿאַלט ערשט אַוועק. די דריטע גרופּע האָט איבערגעחזרט די אַרבעט בײַ דרײַ ראָודאַנט־מינים און באַקומען דעם זעלבן קוואַליטאַטיוון בײַפּאַס בײַ אַלע, אַרײַנגערעכנט דעם מײַז־שטאַם בײַ וועלכן מע האָט געמאָלדן, אַז דער בײַפּאַס פֿעלט. וואָס אַנדערש איז, זײַנען די קאָנצענטראַציע (1 קעגן 2 מיקראָמאָלאַר), די אינהיביטאָר־דאָזעס, באַפֿער־לייזונגען, איזאָלירונג־מעטאָדן, און איבער אַלעמען דער ענערגעטישער מצב וואָס מע פֿאַרגלײַכט: דער בײַפּאַס איז קלאָרסטער פֿאַרן צוגעבן ADP, פּונקט דאָרט וווּ די פּאַראַדאָקסאַלע ADP־רעאַקציע דערשײַנט. דערפֿאַר ווײַזט אַ דיאַגראַם וואָס שפּיגלט אָפּ די באַווײַזן צוויי אויסגאַנגען וואָס ווענדן זיך אין די באַדינגונגען, איינעם בײַם Qo־פּלאַץ און איינעם בײַ ציטאָכראָם c. דער קוריער גיט איבער דאָרט וווּ די אָרטיקע כעמיע לאָזט אים איבערגעבן.

דער פּעראָקסיד־פּרײַז

די פּרײַז־זײַט איז אַזוי קאָנסיסטענט ווי די צוריקשטעלונג־זײַט. אין דער אַרבעט מיט ים־חזירלעך האָט דער פֿאַרבשטאָף געהעכערט די פּעראָקסיד־פֿרײַזעצונג אונטער יעדער געפּרוּווטער באַדינגונג: אין רו, בעת ATP־סינטעז און בײַ כעמישער באַשעדיקונג, מיט אַלע דרײַ סובסטראַטן. בעת ATP־סינטעז איז די פּראָדוקציע געשטיגן פֿון בערך 148 צו איבער 1500 פּיקאָמאָל פּער מינוט פּער מיליגראַם בײַ 1 מיקראָמאָלאַר, און אַפֿילו 100 נאַנאָמאָלאַר האָט דעם סיגנאַל מער ווי פֿאַרפֿירפֿאַכט. דער פֿאַרבשטאָף האָט אויך פֿאַרלאַנגזאַמט די באַזײַטיקונג פֿון פּעראָקסיד בערך 2.6 מאָל, אַזוי אַז דער סיגנאַל שפּיגלט אָפּ סײַ גיכערע שאַפֿונג סײַ פּאַמעלעכערע באַזײַטיקונג. די פֿאָרגעלייגטע כעמישע רעאַקציע איז אַ דירעקטע רעדוקציע פֿון זויערשטאָף דורכן רעדוצירטן פֿאַרבשטאָף אָן דעטעקטירבאַרן סופּעראָקסיד, כאָטש דאָס בלײַבט אַן אויסטײַטשונג און נישט קיין באַוויזענער שריט.

די אַרבעט מיט מײַז קאָמפּליצירט דאָס בילד אויף אַ נוצלעכן אופֿן. פּעראָקסיד איז שטאַרק געשטיגן מיט דער דאָזע, פֿון אַ באַזע־ווערט פֿון בערך 76 צו כּמעט 2000 פּיקאָמאָל פּער מינוט פּער מיליגראַם בײַ 2 מיקראָמאָלאַר, אָבער אַ בלאָקאַדע פֿון קאָמפּלעקס III האָט אונטערדריקט דעם קאָמפּאָנענט אָנגעטריבן דורכן פֿאַרבשטאָף. ווען פּעראָקסיד וואָלט געקומען בלויז פֿונעם רעדוצירטן פֿאַרבשטאָף וואָס רעאַגירט מיט זויערשטאָף, וואָלט דאָס בלאָקירן די קייט נישט געדאַרפֿט אַזוי פֿיל אויסמאַכן. עס מאַכט יאָ אויס, דעריבער נעמט די קייט אָנטייל. דער איבערבליק פֿון אַנטיאָקסידאַנטישער און פּראָ־אָקסידאַנטישער טעטיקייט שטעלט די צווייענדיקייט אין אַ ברייטערן קאָנטעקסט, און די אַנאַליז פֿון זויערשטאָף קעגן ATP דערקלערט פֿאַרוואָס זויערשטאָף־ציפֿערן אַליין באַשטעטיקן קיינמאָל נישט אַן ענערגיע־טענה.

צוריקשטעלונג איז נישט פֿאַרריכטונג

די פֿראַזע וואָס מע דאַרף אויפֿהערן צו ניצן איז „פֿאַרריכט מעטילען־בלוי מיטאָכאָנדריעס“. פֿאַרריכטונג וואָלט געמיינט אַ דויערהאַפֿטיקע קאָרעקציע: ווידער אויפֿגעבויטע קאָמפּלעקסן, אַ קאָפּלונג וואָס בלײַבט נאָך דעם ווי דער שטאָף גייט אַוועק, אַ צוריקשטעלונג אין גאַנצע צעלן, און דערנאָך אַ פֿאַרבעסערטע פֿונקציע אין אַ לעבעדיקן אָרגאַניזם. קיינער פֿון די דרײַ אַרטיקלען ווײַזט דאָס נישט. זיי ווײַזן אַן אַקוטע איבערפֿירונג אויף אַן אַנדער וועג אין פֿריש איזאָלירטע אָרגאַנעלן בעת אַ קינסטלעכער כעמישער בלאָקאַדע, מיט ATP־פּראָדוקציע אין קליינע ברוכטיילן פֿון נאָרמאַל און טיילמאָל מיט אַ בפֿירוש מאָדנער קאָפּלונג. ראָטענאָן און אַנטימיצין זײַנען לאַבאָראַטאָרישע מכשירים, נישט מאָדעלן פֿון עלטערן אָדער פֿון מענטשלעכער מיטאָכאָנדריאַלער קרענק, און גאָרנישט דאָ באַווײַזט מער ענערגיע פֿאַר אַ געזונטן מענטש. דאָס איז אַ באַזונדערע פֿראַגע וועגן באַווײַזן מיט איר אייגענער ליטעראַטור וועגן מענטשן.

דרײַ גרענעצן האַלטן יעדע ביאָהאַקינג־מסקנא געטרײַ צו די באַווײַזן. ערשטנס, אַ קאָנצענטראַציע אין דער לייזונג איז נישט קיין דאָזע: 0.1 ביז 2 מיקראָמאָלאַר אַרום איזאָלירטע אָרגאַנעלן זאָגט גאָרנישט וועגן וועלכע מויל־מאָס ברענגט צו דער פֿרײַער קאָנצענטראַציע בײַ אַ מיטאָכאָנדריע אין אַ מענטשלעכן מוח, בפֿרט ווײַל דער פֿאַרבשטאָף זאַמלט זיך אָן אָדער ווערט פֿרײַגעלאָזט לויט דער מעמבראַן־שפּאַנונג אַליין. צווייטנס, זויערשטאָף איז נישט ענערגיע: דער פֿאַרבשטאָף קען העכערן דעם זויערשטאָף־פֿאַרברויך דורך ציקלען און ליקאַזש ווי אויך דורך פּראָדוקטיווער פֿאָספֿאָרילירונג, אַזוי אַז רעספּיראָמעטריע אָן ATP־ און שפּאַנונג־מעסטונגען קען נישט באַרעכטיקן אַן ענערגיע־טענה. דריטנס, נוץ און באַלאַסט געהערן אין איין זאַץ: יעדע דערקלערונג וועגן צוריקגעשטעלטער שפּאַנונג אָדער ATP וואָס לאָזט אויס די גלײַכצײַטיקע פּעראָקסיד־שטײַגונג, באַשרײַבט דעם עקספּערימענט אומפּינקטלעך. פֿאַרבונדענע באַגרענעצונגען שליסן אײַן NAD־רעדאָקס־באַלאַנס, די פֿאָרעם פֿון דער דאָזע־רעאַקציע און דעם וועגווײַזער צו אַנאַליטישע טעסטן.

איין פּראַקטישע פֿוסנאָטע: די פֿאַרמיטלונג איז אַן אייגנשאַפֿט פֿון דער פּינקטלעכער מאָלעקול. דעמעטילירטע קרובֿים ווי Azure B זײַנען אויך רעדאָקס־אַקטיוו, מיט אַן אַנדער אויפֿפֿירונג, אַזוי אַז אַ טיילווײַז צעפֿאַלענע לייזונג איז אַן אַנדער עקספּערימענט ווי אַן אומצעפֿאַלענער פֿאַרבשטאָף. דאָס איז איין סיבה צו פֿאָדערן די גאַנצע פֿאַרמאַקאָפּעישע ספּעציפֿיקאַציע און אַ פֿאַרעפֿנטלעכטן דאָקומענט פֿאַר דער פּאַרטיע, אַנשטאָט אַ טעסט נאָר אויף מעטאַלן. כעמיע אָנגעטריבן דורך ליכט לייגט צו אַ פּאַראַלעלע הסתּייגות פֿאַר באַניצן אונטער באַלײַכטונג, וואָס ווערט באַהאַנדלט אונטער קאָמבינאַציעס מיט רויט ליכט.

די ענגע טענה שטייט אויס אַלע די באַגרענעצונגען און איז כּדאַי זי צו האַלטן: מעטילען־בלוי קען דינען ווי אַ באַדינגטער עלעקטראָנען־קוריער אין באַשעדיקטע איזאָלירטע מיטאָכאָנדריעס, און טיילווײַז אויפֿהאַלטן דעם שטראָם פֿאַר אַ פּעראָקסיד־פּרײַז. אַלץ ווײַטער פֿון דעם — ענערגיע, לאַנגלעביקייט, פֿאַרריכטונג — וואַרט אויף באַווײַזן וואָס די שטודיעס זײַנען קיינמאָל נישט געווען אויסגעשטעלט צו געבן.