研究证实细胞节约能源的新途径

通过证明一个理论,首次提出近40年前,研究人员证实了一种新的方式,细胞保存能量。威廉•麦特卡尔夫领导的研究中,威廉·g·阿伦兹教授的分子和细胞生物学和领袖挖掘微生物基因组研究主题的伊利诺斯州大学的卡尔·r·伍斯基因组生物学研究所发表在mBio和使科学家更好地理解生物体如何节约能源和功能的一部分全球碳循环.

所有生物都需要节约能源,生长和繁殖。细胞保存能量通过创建一个分子称为ATP,和他们通常通过化学梯度穿过细胞膜,使他们产生ATP的能量。

有几种方法可以使这个gradient-plants使用光能通过光合作用,以及人类和动物使用化学能量。这些方法已经得到深入研究,但在1981年,一个叫哈利的科学家派克提出另一种方法节能:这一过程被称为氢骑自行车。

氢可以很容易地穿过细胞膜。派克提出氢的电池可以扩散到细胞外,酶会夺回它,使的地方氢离子,这将创建所需的化学梯度来节约能源。

这个理论受到了广泛的批评。批评人士表示,将细胞太难以夺回氢以这种方式。

“没有人真正相信它,”麦特卡尔夫表示。“大多数人真的有很大的怀疑。”

然后,八年前,麦特卡尔夫和他的实验室正在研究产甲烷微生物,使用氢气生长。这些生物使用一组称为氢化酶的酶来创建和使用氢。

麦特卡尔夫和他的实验室开始创建这些氢化酶的突变体,发现氢化酶的基因关闭时,这些细胞死亡的细胞也开始生产大量的氢。

“这使我们认为我们的产甲烷细胞实际上是做氢循环,”麦特卡尔夫表示。”哈利这个想法,派克在80年代提出,没有人真正相信实际上可能是正确的。”

进一步的实验表明,细胞死亡,因为他们失去了夺回氢的能力。

“我们可以表明,当你失去夺回它的能力,不仅细胞死亡,但他们分泌大量的氢,”麦特卡尔夫表示。“这真的是第一个实验证据表明,令人信服地表明,氢循环是一个节能的机制。”

经过多年的批评,派克的想法被证明是正确至少这些产甲烷细胞。不过,麦特卡尔夫表示氢循环可能是常见的其他生物。

”哈利派克不仅是正确的,但它可能发生在自然界中,”他说。”,只是被掩盖了这一事实。在许多情况下,突变是致命的,所以没有办法证明它发生过。”

也是发现不了的,因为细胞有一个备份的方法节约能源如果他们不能做氢循环,让他们活着。

“他们宁愿做氢循环,但他们确实有选择,”麦特卡尔夫表示。“所以这两个原因,这有趣的节能机制,所有细胞想做的事,是一种隐藏在普通的场景。”

麦特卡尔夫表示理解这种机制至关重要,因为生物做氢骑自行车是全球碳循环的关键球员。如果科学家们想了解元素和分子的平衡环境,他们需要了解的基本机制。

“这是一个关键部分能源保护,因此,这些生物如何适应和成长,”他说。“这填写这些的知识差距生物功能”。