科學家解開了為人體細胞提供能量的維生素 B5 分子之謎

科學家已經知道，這種被稱為必需輔因子 A (CoA) 的分子的大部分存在於粒線體內，粒線體是細胞中負責產生能量和管理新陳代謝的結構。事實上，高達 95% 的 CoA 集中在粒線體。然而，研究人員長期以來一直不確定CoA實際上是如何到達這些細胞能量中心的。

耶魯大學研究人員進行的一項新研究發表在 新陳代謝正常它揭示了 CoA 透過特定的細胞機制轉運至粒線體。研究小組還確定了負責將分子運輸到這些產生能量的結構的運輸系統。

了解這個過程最終可以幫助科學家確定何時何地針對與 CoA 功能障礙相關的疾病進行治療。

粒線體如何輸入輔酶A？

確定 CoA 如何進入粒線體一直很困難，因為該分子很少單獨存在於細胞內。作為輔助因子，CoA 與許多其他分子結合。當這些結構形成時，它們會產生稱為 CoA 綴合物的化合物，它們具有不同的化學結構。

「這使得研究、全面了解 CoA 變得困難，」主要作者、耶魯大學醫學院細胞和分子生理學副教授、耶魯大學西校區系統生物學研究所成員陳宏英博士說。

為了克服這一障礙，Shen 的實驗室開發了一種新策略來分析細胞中全方位的 CoA 綴合物。該方法依賴質譜分析法，這種技術使科學家能夠高精度地檢測和測量不同的分子。

利用這種方法，研究團隊在整個細胞中鑑定出了 33 種 CoA 綴合物，在粒線體中鑑定出了 23 種。

下一個問題是粒線體內的 CoA 綴合物是在那裡產生的還是從細胞中的其他地方運輸的。

進一步的實驗提供了重要的線索。產生 CoA 所需的酵素主要位於粒線體外部。此外，當研究人員創造出缺乏負責移動 CoA 的分子轉運蛋白的細胞時，粒線體內 CoA 的數量急劇減少。

「這些結果有力地支持了 CoA 被導入粒線體的觀點，並且需要這些轉運蛋白來實現這一點，」Shin 說。

為什麼輔酶對疾病很重要？

這些發現提高了科學家對CoA如何發揮作用以及如何將其輸送到最需要的地方的理解。這些知識也提供了對這一過程中的干擾如何導致疾病的深入了解。

例如，產生 CoA 轉運蛋白的基因突變與腦肌病變有關，這種疾病可能涉及發育遲緩、癲癇和肌肉力量下降。幫助產生 CoA 的酵素的突變也與神經退化性疾病有關。

Shen 和她的同事現在正在研究某些細胞類型（如神經元）的粒線體內 CoA 水平如何受到調節。他們也想知道這項監管問題如何導致疾病。

「在神經退化性疾病和精神疾病等腦部疾病的背景下，有一種新的觀點認為粒線體代謝失調是一個促成因素，」Shin 說。沈指出，她對維生素 B5 等微量營養素的興趣是耶魯大學研究新陳代謝的悠久歷史的一部分，這一歷史可以追溯到一個多世紀前的拉斐特·孟德爾博士，她是一位前生理化學教授，在 2000 年代中期發現了維生素 A 和維生素 B 複合物。

“我們希望為這一遺產做出貢獻，透過我們對細胞代謝的深入了解，我們希望能夠為未來的診斷和潛在治療這些疾病提供新的方向。”

本新聞報導的研究得到了美國國立衛生研究院（R35GM150619 獎）和耶魯大學的支持。內容完全由作者負責，不一定代表美國國立衛生研究院的官方觀點。 1907 基金會、麗塔艾倫基金會和克林根斯坦-西蒙斯獎學金提供了額外的支持。