Oddychanie a przemiana materii

Organizm pozyskuje energię niezbędną do przeprowadzania wszelkich procesów biologicznych poprzez rozkład cukrów i konwersję energii do postaci biodostępnej, jaką jest ATP. Ma to miejsce w procesie metabolicznym nazywanym oddychaniem, który obejmuje trzy główne szlaki: glikolizę, cykl kwasu cytrynowego i fosforylację oksydacyjną. Wprawdzie reakcje prowadzące do syntezy ATP zostały dobrze poznane, jednak mechanizmy regulujące ten proces pozostają niejasne.

Zważywszy na znaczenie oddychania dla metabolizmu komórki naukowcy uważają, że mogą tutaj występować dwa różne szlaki. Po pierwsze, jako że od oddychania zależy wskaźnik ATP/ADP w komórce, wskaźnik ten pośrednio reguluje aktywność enzymów oddechowych. Po drugie, fosforylacja oksydacyjna generuje reaktywne formy tlenu, których nagromadzenie może wpływać na stan redoks komórki.

Aby wyjaśnić wpływ łańcucha oddechowego na regulację metabolizmu roślin, naukowcy z finansowanego przez UE projektu "Impact of mitochondrial respiration efficiency on plant cell metabolism" (RESPARA) prowadzili badania, korzystając z rzodkiewnika pospolitego jako organizmu modelowego. Uzyskali szereg mutacji kompleksu I, uczestniczącego w fosforylacji oksydacyjnej, i postawili sobie za zadanie zidentyfikować sygnały mitochondrialne generujące odpowiedź komórkową.

Wyniki wskazują, że kompleks I jest niezbędny do rozwoju i przeżycia roślin. Po delecji kompleksu I oddychanie było znacząco upośledzone, co wskazuje, że mutacja ta jest ujemnym regulatorem oddychania.

Oprócz dostarczenia podstawowej wiedzy na temat najbardziej konserwatywnych i żywotnych szlaków metabolicznych u roślin prace prowadzone w ramach projektu RESPARA mogą przyczynić się do lepszego zrozumienia patofizjologii wielu zaburzeń metabolicznych. Uzyskane informacje mogą też stanowić podstawę dla przyszłych prac nad strategiami leczenia chorób wynikających z zaburzeń kompleksu I.