وتظهر نتائجهم أن البروتينات المسؤولة عن إنتاج الطاقة، والمعروفة باسم المجمع التنفسي، لا تعمل بمفردها. وبدلاً من ذلك، فإنها تتجمع في هياكل كبيرة تسمى "المجمعات الفائقة"، والتي تلعب دورًا رئيسيًا في الإنتاج الفعال للـ ATP، مصدر الطاقة الرئيسي للخلية.
توجد الميتوكوندريا في خلايا جميع الكائنات الحية تقريبًا، بما في ذلك النباتات والحيوانات والبشر. إنهم يستخدمون الأكسجين الذي نتنفسه والكربوهيدرات الموجودة في طعامنا لإنتاج ATP، الذي يعمل على تشغيل الوظائف الأساسية للخلايا، وبالتالي إنتاج الطاقة.
على الرغم من اكتشاف مجمعات السلسلة التنفسية هذه قبل 70 عامًا، إلا أن تنظيمها الدقيق داخل الميتوكوندريا لا يزال غير معروف. وباستخدام أحدث تقنيات التصوير المقطعي الإلكتروني بالتبريد، تمكن الباحثون بقيادة الدكتور فلوران فالتز والبروفيسور بن إنجل في المركز الحيوي بجامعة بازل من إنشاء صور عالية الدقة لسلسلة الجهاز التنفسي مباشرة داخل الخلايا بدقة غير مسبوقة. ونشرت النتائج في مجلة العلوم.
يوضح فلوران فالتز، الباحث في SNSFAmbizione والمؤلف الأول للدراسة: "تظهر بياناتنا أن بروتينات الجهاز التنفسي تنظم نفسها في مناطق غشائية محددة من الميتوكوندريا وتلتصق ببعضها البعض لتشكل نوعًا رئيسيًا واحدًا من التعقيد الفائق". "باستخدام المجهر الإلكتروني، تكون المجمعات الفائقة الفردية مرئية بوضوح - يمكننا أن نرى مباشرة كيف يتم تركيبها وعملها. يضخ المجمع التنفسي البروتونات عبر غشاء الميتوكوندريا. يعمل المجمع المولد لـ ATP مثل طاحونة الماء، باستخدام هذا التدفق من البروتونات لدفع إنتاج ATP."
قام الباحثون بفحص الميتوكوندريا في الخلايا الحية لبكتيريا Chlamydomonas Renhardtii. وقال والز: "لقد فوجئنا للغاية بأن جميع البروتينات تم تنظيمها بالفعل في مجمعات فائقة مثل هذا". "هذا الهيكل قد يجعل إنتاج ATP أكثر كفاءة، ويحسن تدفق الإلكترون، ويقلل من فقدان الطاقة."
بالإضافة إلى المجمع الفائق، تمكن الباحثون أيضًا من فحص بنية غشاء الميتوكوندريا عن كثب. وقال إنجل: "إنه يذكرنا إلى حد ما بأنسجة الرئة: يحتوي غشاء الميتوكوندريا الداخلي على العديد من الطيات التي تزيد من مساحة السطح لاستيعاب أكبر عدد ممكن من المجمعات التنفسية".
ويهدف الباحثون في المستقبل إلى الكشف عن سبب ترابط المجمعات التنفسية وكيف يزيد هذا التآزر من كفاءة التنفس الخلوي وإنتاج الطاقة. قد يوفر البحث أيضًا رؤى جديدة في مجال التكنولوجيا الحيوية والصحة.
يوضح فالز: «من خلال دراسة بنية هذه المجمعات في الكائنات الحية الأخرى، يمكننا الحصول على فهم أوسع لتنظيمها الأساسي». "لا يمكن أن يكشف هذا عن التكيفات التطورية فحسب، بل يمكن أن يساعدنا أيضًا على فهم السبب الذي يجعل تعطيل هذه المجمعات يؤدي إلى أمراض بشرية."
تم تجميعها من /ScitechDaily