Des biochimistes révèlent comment une molécule complexe déplace le fer dans le corps

De nouvelles recherches fournissent de nouvelles informations sur la façon dont une classe importante de molécules est créée et déplacée dans les cellules humaines.

Pendant des années, les scientifiques savaient que les mitochondries – des structures spécialisées à l’intérieur des cellules du corps qui sont essentielles à la respiration et à la production d’énergie – étaient impliquées dans l’assemblage et le mouvement des cofacteurs fer-soufre, certains des composés les plus essentiels du corps humain. Mais jusqu’à présent, les chercheurs ne comprenaient pas exactement comment le processus fonctionnait.

Nouvelle recherche, publiée dans la revue Communication Natureont découvert que ces cofacteurs sont déplacés à l’aide d’une substance appelée glutathion, un antioxydant qui aide à prévenir certains types de dommages cellulaires en transportant ces cofacteurs de fer essentiels à travers une barrière membranaire.

Le glutathion est particulièrement utile car il aide à réguler les métaux comme le fer, qui est utilisé par les globules rouges pour fabriquer l’hémoglobine, une protéine nécessaire pour aider à transporter l’oxygène dans tout le corps, a déclaré James Cowan, co-auteur de l’étude et éminent professeur d’université. émérite en chimie et biochimie à Ohio State.

« Les composés de fer sont essentiels au bon fonctionnement de la biochimie cellulaire, et leur assemblage et leur transport sont un processus complexe », a déclaré Cowan. « Nous avons déterminé comment une classe spécifique de cofacteurs de fer est déplacée d’un compartiment cellulaire à un autre en utilisant des machines moléculaires complexes, leur permettant d’être utilisées dans plusieurs étapes de la chimie cellulaire. »

Les amas fer-soufre sont une classe importante de composés qui effectuent une variété de processus métaboliques, comme aider à transférer des électrons dans la production d’énergie et fabriquer des métabolites clés dans la cellule, ainsi qu’aider à la réplication de notre information génétique.

« Mais lorsque ces clusters ne fonctionnent pas correctement, ou lorsque les protéines clés ne peuvent pas les obtenir, alors de mauvaises choses se produisent », a déclaré Cowan.

Si elle est incapable de fonctionner, la protéine corrompue peut donner lieu à plusieurs maladies, notamment des formes rares d’anémie, l’ataxie de Friedreich (un trouble qui cause des dommages progressifs au système nerveux) et une multitude d’autres troubles métaboliques et neurologiques.

Ainsi, pour étudier le fonctionnement de ce mécanisme essentiel, les chercheurs ont commencé par prendre un champignon appelé C. thermophilum, identifier la molécule protéique clé d’intérêt et produire de grandes quantités de cette protéine pour la détermination structurelle. L’étude note que la protéine qu’ils ont étudiée dans C. thermophilum est essentiellement un jumeau cellulaire de la protéine humaine ABCB7, qui transfère les grappes de fer-soufre chez les humains, ce qui en fait le spécimen parfait pour étudier l’exportation des grappes de fer-soufre chez les humains.

En utilisant une combinaison de cryo-microscopie électronique et de modélisation informatique, l’équipe a ensuite pu créer une série de modèles structurels détaillant la voie que les mitochondries utilisent pour exporter les cofacteurs du fer vers différents endroits à l’intérieur du corps. Bien que leurs découvertes soient essentielles pour en savoir plus sur les éléments de base de la biochimie cellulaire, Cowan a déclaré qu’il était ravi de voir comment leur découverte pourrait ultérieurement faire progresser la médecine et la thérapeutique.

« En comprenant comment ces cofacteurs sont assemblés et déplacés dans les cellules humaines, nous pouvons jeter les bases pour déterminer comment prévenir ou atténuer les symptômes de certaines maladies », a-t-il déclaré. « Nous pouvons également utiliser ces connaissances fondamentales comme base pour d’autres avancées dans la compréhension de la chimie cellulaire. »