Mitokondriális eredetű nitrogén szabadgyökök és ATP-függő K-csatornák szerepe az organellum működésében = The involvement of mitochondrial-derived nitrogen radicals and mitoK-ATP channels in the regulation of organelle function

Abstract

Elsőként a mitoKATP csatornák alegységeit terveztük azonosítani humán szív mintákon. A kísérletek során megbizonyosodtunk afelől, hogy a korábban ilyen csatornáknak gondolt fehérjék nincsenek jelen megfelelő számban és formában a mitokondriális membránokban, ezért a nem valószínű hogy a mitokondirális ATP-függő kálium áramokat valós mitoKATP csatornák folytatnák. A mitokondriális NO szintáz (mtNOS) enzimrendszer vizsgálata azonban nem várt új felfedezésekhez vezetett. Az előkísérletekben is bemutatott, a pályázat során több fajra és szövetre (ember, egér, patkány, malac, szív, agy és máj) kiterjesztett, több párhuzamos módszerrel nyert eredményeink szerint bizonítottuk, hogy a feltételezett mtNOS nem azonos egyik ismert NOS variánssal sem. Megállapítottuk hogy a mitokondriális légzési lánc ubiquinon ciklusának működése mentén keletkező nitrogén gyökök azok, amelyeket korábban a mtNOS-nak tulajdonítottak. A reakcióút pontosabb tisztázása végett mitokondriumokat oxidatív stressznek vetettünk alá, ezzel fehérje modifikációt indukáltunk. Proteomikai módszerekkel (2D gélelektroforzis és tömegspektrometria) azonosítottuk nitrált és poly-ADP-rbozilált (PAR-ált) fehérjéket, köztük a mitokondirális dihidro-lipoamid dehidrogenázt amely a poliADP-riboziláció folyamatot is katalizálhatja. Kísérleteink ezzel egy teljesen új, független mitokondriális reakcióutat tártak fel. További kísérleteink a mitokondriális nitrogén monoxid metabolizmus és a cukorbetegség kapcsolatát vizsgálták. | Our experimental findings indicated that there previously suspected potential mitoKATP channel subunits are not present in the required format and amount in human heart mitochondria, therefore, they cannot play a role in K fluxes. We extended our preliminary results about the nature of the putative mitochondrial NO synthase (mtNOS) to several species and tissues (human, mouse, rat, pig, heart, brain and liver) and concluded that mtNOS is not a variant of any known NOS enzymes. Mitochondria are capable of producing significant amounts of nitrogen radicals through the catalyzation of nitrosothiol release by the ubiquinon cycle of the respiratory chain. Subjecting mitochondria to oxidative stress resulted in the nitration and poly-ADPribosylation (PARylation) of proteins. Proteomic identification of the affected molecules revealed that dihydrolipoamide-dehydrogenase is PARylated and may act as a polyADP-ribose-polymerase (PARP). Thus, we uncovered a completely new and independent mechanism of mitochondrial nitrosative stress, which is catalyzed by enzymes of the respiratory chain. Then, we concentrated our efforts on the potential role of mitochondrial oxidants in pathological reactions such as diabetes