Raj Creationsz/Shutterstock Eine überraschende neue Studie legt nahe, dass Mitochondrien, das „Kraftwerk der Zelle“, tatsächlich eine Temperatur haben, die viel wärmer ist als die des menschlichen Körpers.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sie brutzelnde 50 °C (122 °F) haben, überraschend viel heißer als unser Körper durchschnittlich 37°C (98,6°F) , und es könnte ein Umdenken darüber erzwingen, wie unsere Energiegeneratoren tatsächlich funktionieren.
Die Temperatur unseres Körpers ist fein abgestimmt, um ein gesundes Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, das dazu beiträgt, dass alle unsere biochemischen Prozesse reibungslos ablaufen. Einer dieser Prozesse ist die Atmung, die in sogenannten winzigen Zellorganellen stattfindet Mitochondrien .
Diese wandeln Sauerstoff und Nährstoffe um ATP (Adenosintriphosphat) - die primäre Energiequelle für alle unsere Zellen.
Als energieerzeugender Prozess erzeugt die Atmung Wärme. Und jetzt ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Malgorzata Rak von der Université Paris 7 Habe versucht zu messen wie heiß die Mitochondrien bei warmblütigen Arten sind.
Die Wissenschaftler verwendeten eines aus einer Reihe kürzlich entwickelter „Fluoreszenzthermometer“, bei denen es sich um temperaturempfindliche Farbstoffe handelt, die an bestimmte Ziele in einer lebenden Zelle, einschließlich Mitochondrien, binden können.
Ihr bevorzugtes Thermometer war „Mito thermo yellow“, ein Team unter der Leitung von Forschern der National University of Singapore erstmals 2015 beschrieben . Seine Fluoreszenz wird schwächer, wenn Wärme erkannt wird.
Rak und seine Kollegen entnahmen menschliche Nieren- und Hautzellen sowie Lunge Krebs Zellen, trug den Farbstoff auf sie auf und hielt sie bei 38 °C (100,4 °F) warm. Als die Zellen einer sauerstoffreichen Umgebung ausgesetzt wurden, die die Energieproduktion anregte, kam es zu einem überraschenden Temperaturanstieg.
Sie fanden heraus, dass die Mitochondrien 7 bis 12 °C (12 bis 21 °F) heißer wurden als der Rest der Zelle und eine brutzelnde Temperatur von 50 °C (122 °F) erreichten. Für einen Menschen wäre das lebensgefährlich Fieber , und übertrifft sogar die höchste jemals gemessene Körpertemperatur .
Aber die Vorstellung, dass das Kraftwerk der Zelle extrem heiß werden könnte, ist nicht ganz abwegig.
„Mitochondrien sind die Hauptwärmequellen und sie müssen heißer sein als der Rest des Körpers“, sagte der Biochemiker Nick Lane vom University College London, der nicht an der Studie beteiligt war. sagte Michael Le Page bei Neuer Wissenschaftler .
„Daran hatte ich noch nie wirklich gedacht.“
Es ist wichtig anzumerken, dass die Studie noch nicht von Experten begutachtet wurde. Sollten die Ergebnisse jedoch zutreffen, würden sie unser Wissen über die Funktionsweise unserer sprichwörtlichen Zellkraftwerke in Frage stellen.
„Unsere Ergebnisse werfen zahlreiche Fragen zur Biochemie, Physiologie und Pathologie der Mitochondrien auf“, schreiben die Forscher .
Sie stellen fest, dass die meisten Experimente mit Mitochondrien unter der Annahme durchgeführt wurden, dass sie bei Körpertemperatur funktionieren, sodass das, was wir über die Atmung bei Warmblütern wissen, möglicherweise nicht mehr Bestand hat.
„Erstaunliche Entdeckung, wenn wahr. „Sehr bedeutende Auswirkungen unter anderem auf die Proteinfaltung“, sagt der Biochemiker Darren Boehning von der University of Texas sagte in einem Tweet , und fügte hinzu, dass die Ergebnisse problematisch sein könnten, da mehrere Proteine in Mitochondrien überempfindlich auf Temperaturen reagieren.
Wissenschaftler sind sich auch nicht ganz sicher, wo Mito-Thermogelb genau haftet, wenn es in ein Mitochondrium gelangt, es wird jedoch angenommen, dass es sich innerhalb der inneren Membran befindet.
Diese neuen Ergebnisse sind besonders interessant, da erst im Februar dieses Jahres ein Team japanischer Wissenschaftler veröffentlichte eine Studie auf einem anderen Fluoreszenzthermometer namens gTEMP, das sie in einem Jahr an den Mitochondrien testeten HeLa-Zelle .
Um zu sehen, wie gut gTEMP funktionierte, verwendeten diese Forscher ein chemischer Wirkstoff namens FCCP Es ist bekannt, dass es in den Mitochondrien eine Wärmeproduktion verursacht und deren normale Funktion beeinträchtigt.
Sie maßen einen Temperaturanstieg von 6–9 °C (10–16 °F) und machten damit ein früheres Ergebnis zunichte, das zeigte, dass FCCP die Temperatur eines Mitochondriums nur um 1 °C (1,8 °F) erhöhen sollte.
Aber die mittlere Temperatur, die sie ermittelten, betrug 37 °C (98 °F), was immer noch nicht die sengenden Ergebnisse erreicht, die in dieser neuen Studie präsentiert werden.
Wir müssen abwarten und sehen, was passiert Peer-Review sagt, und ob andere Forscher in der Lage sein werden, diese Ergebnisse zu reproduzieren. Aber es ist auf jeden Fall ein verlockendes Ergebnis und könnte einen großen Einfluss darauf haben, wie wir unsere eigene Zellfunktion verstehen.
Der Artikel wurde auf dem Biologie-Preprint-Server veröffentlicht bioRxiv . Die gTEMP-Studie wurde veröffentlicht in Plus eins .