Войти
Митохондриальный разобщающий белок 2 разобщающий белок (UCP ) представляет собой белок внутренней мембраны митохондрий, который является регулируемым протонным каналом или переносчиком. Таким образом, разобщающий белок способен рассеивать градиент протонов , создаваемый перекачкой протонов из митохондриального матрикса в межмембранное пространство митохондрий с помощью NADH. Энергия, теряемая при рассеянии протонного градиента через UCP, не используется для биохимической работы. Вместо этого выделяется тепло. Это то, что связывает UCP с термогенезом. Однако не все виды UCP связаны с термогенезом. Хотя UCP2 и UCP3 тесно связаны с UCP1, UCP2 и UCP3 не влияют на терморегуляторные способности позвоночных. UCP расположены в той же мембране, что и АТФ-синтаза, которая также является протонным каналом. Таким образом, два белка работают параллельно: один генерирует тепло, а другой - АТФ из АДФ и неорганического фосфата, что является последней стадией окислительного фосфорилирования. Дыхание митохондрий связано с синтезом АТФ (фосфорилирование АДФ), но регулируется UCP.
Несвязанные белки играют роль в нормальной физиологии, например, при воздействии холода или гибернации, потому что используется энергия для выработки тепла (см. термогенез ) вместо производства АТФ. Некоторые виды растений используют тепло, выделяемое при расщеплении белков, для специальных целей. Скунсовая капуста, например, поддерживает температуру своих колосьев на 20 ° выше, чем температура окружающей среды, распространяя запах и привлекая насекомых, которые удобряют цветы. Однако другие вещества, такие как 2,4-динитрофенол и карбонилцианид, м-хлорфенилгидразон, также выполняют ту же функцию разобщения. Салициловая кислота также является разобщающим агентом (главным образом в растениях) и снижает выработку АТФ и повышает температуру тела, если принимать ее в чрезмерном количестве. Расщепляющие белки увеличиваются под действием гормона щитовидной железы, норадреналина, эпинефрина и лептина.
Ученые наблюдали термогенную активность в коричневой жировой ткани, что в конечном итоге привело к открытию UCP 1, первоначально известного как «Несвязный белок». Коричневая ткань выявила повышенные уровни дыхания митохондрий и другого дыхания, не связанного с синтезом АТФ, что символизировало сильную термогенную активность. UCP 1 был обнаружен белок, ответственный за активацию протонного пути, который не был связан с фосфорилированием АДФ (обычно осуществляется через АТФ-синтазу ).
Существует пять гомологов UCP известны у млекопитающих. Хотя каждый из них выполняет уникальные функции, определенные функции выполняются несколькими гомологами. Гомологами являются следующие:
Первый обнаруженный разобщающий белок, UCP 1, был обнаружен в коричневых жировых тканях гибернаторов. и мелких грызунов, которые обеспечивают этим животным не дрожащее тепло. Эти коричневые жировые ткани необходимы для поддержания температуры тела мелких грызунов, и исследования с (UCP 1)-нокаут-мышами показывают, что эти ткани не функция co правильно без функционирования разобщающих белков. Фактически, эти исследования показали, что холодовая акклиматизация невозможна для этих мышей с нокаутом, что указывает на то, что UCP 1 является важным фактором производства тепла в этих коричневых жировых тканях.
В другом месте в Известно, что в организме разобщающая активность белков влияет на температуру в микросредах. Считается, что это влияет на активность других белков в этих областях, хотя все еще требуется работа для определения истинных последствий вызванных разобщением градиентов температуры внутри клеток.
Эффект UCP 2 и UCP 3 на концентрации АТФ варьируются в зависимости от типа клетки. Например, бета-клетки поджелудочной железы испытывают снижение концентрации АТФ с увеличением активности UCP 2. Это связано с дегенерацией клеток, снижением инсулина секреция и диабет II типа. Напротив, UCP 2 в клетках гиппокампа и UCP 3 в мышечных клетках стимулируют продукцию митохондрий. Большее количество митохондрий увеличивает объединенную концентрацию АДФ и АТФ, что фактически приводит к чистому увеличению концентрации АТФ, когда эти разобщающие белки становятся связанными (т. Е. Механизм, обеспечивающий утечку протонов, подавляется).
Весь перечень функций UCP 2 и UCP 3 неизвестен. Однако исследования показывают, что эти белки участвуют в петле отрицательной обратной связи, ограничивающей концентрацию активных форм кислорода (ROS). Текущий научный консенсус утверждает, что UCP 2 и UCP 3 осуществляют транспортировку протонов только тогда, когда присутствуют активирующие частицы. Среди этих активаторов - жирные кислоты, АФК и некоторые побочные продукты АФК, которые также являются реактивными. Следовательно, более высокие уровни ROS прямо и косвенно вызывают повышенную активность UCP 2 и UCP 3. Это, в свою очередь, увеличивает утечку протонов из митохондрий, понижая протонодвижущую силу через митохондриальные мембраны, активируя цепь переноса электронов. Ограничение движущей силы протона посредством этого процесса приводит к возникновению петли отрицательной обратной связи, которая ограничивает производство АФК. В частности, UCP2 снижает трансмембранный потенциал митохондрий, тем самым уменьшая продукцию ROS. Таким образом, раковые клетки могут увеличивать продукцию UCP2 в митохондриях. Эта теория подтверждается независимыми исследованиями, которые показывают увеличение продукции ROS у мышей с нокаутом UCP 2 и UCP 3.
Этот процесс важен для здоровья человека, так как -концентрации ROS, как полагают, участвуют в развитии дегенеративных заболеваний.
Обнаруживая ассоциированную мРНК, UCP 2, UCP 4 и UCP 5, как было показано, находятся в нейронах всей центральной нервной системы человека. Эти белки играют ключевую роль в функции нейронов. Хотя результаты многих исследований остаются противоречивыми, некоторые из них получили широкое признание.
Например, UCP изменяют концентрацию свободного кальция в нейроне. Митохондрии являются основным местом хранения кальция в нейронах, и емкость накопления увеличивается с потенциалом через митохондриальные мембраны. Следовательно, когда разобщающие белки снижают потенциал через эти мембраны, ионы кальция высвобождаются в окружающую среду нейрона. Из-за высоких концентраций митохондрий около окончаний аксонов это означает, что UCP играют роль в регулировании концентрации кальция в этой области. Учитывая, что ионы кальция играют большую роль в нейротрансмиссии, ученые предсказывают, что эти UCP напрямую влияют на нейротрансмиссию.
Как обсуждалось выше, нейроны в гиппокампе испытывают повышенные концентрации АТФ в присутствии этих разобщающих белков. Это заставляет ученых предположить, что UCP улучшают синаптическую пластичность и передачу.
На этой диаграмме показано расположение UCP 1 относительно цепи переноса электронов.