Grăsimea brună: modul în care celulele generează căldură prin arderea caloriilor

Țesutul adipos brun este esențial pentru generarea de căldură prin termogeneza fără tremurături, proces care implică activarea proteinei de descuplare-1 (UCP1). Aceasta reduce potențialul membranei mitocondriale, crescând consumul de oxigen și activitatea lanțului de transport al electronilor. Înțelegerea reglării UCP1 este avansată, dar modul în care este controlată activitatea ATP sintazei în timpul termogenezei fără tremurături este mai puțin clar.

Mecanismul ATP sintazei

ATP sintaza funcționează ca un motor rotativ care catalizează sinteza de ATP din ADP și fosfat inorganic, utilizând forța protonmotivă generată de activitatea lanțului de transport al electronilor. Interesant este că ATP sintaza poate funcționa și în mod invers, hidrolizând ATP-ul pentru a transporta protoni din matricea mitocondrială în spațiul intermembranar, restaurând astfel forța protonmotivă.

Rolul factorului inhibitor 1 al ATP sintazei (IF1)

IF1, localizat în matricea mitocondrială, este activat la un pH scăzut al matricei, inhibând activitatea hidrolitică a ATP sintazei. Acest mecanism previne epuizarea ATP-ului celular de către mitocondrii. Totuși, în condiții de potenţial al membranei mitocondriale scăzut sau disfuncție mitocondrială, modul invers al ATP sintazei este potențat, generând potenţialul membranei mitocondriale pe seama consumului de ATP mitocondrial.

Experimente și rezultate

Studiul condus de profesorul Alexander Bartelt de la Institutul pentru Prevenire Cardiovasculară (IPEK) investighează rolul IF1 în capacitatea termogenică și metabolismul țesutului adipos brun prin experimente in vitro și in vivo de creștere și pierdere a funcției în adipocitele brune și șoareci. S-a constatat că expunerea la frig potențează modul invers al ATP sintazei în grăsimea brună, iar nivelurile de IF1 sunt reduse în grăsimea brună după expunerea la frig, legând direct activitatea crescută a ATP sintazei de nivelurile scăzute de IF1.

Concluzii

Reducerea IF1 în țesutul adipos brun în timpul expunerii la frig este un mecanism care permite o adaptare bioenergetică adecvată în timpul termogenezei fără tremurături. Aceasta facilitează activitatea hidrolitică crescută a ATP sintazei, contribuind astfel la susținerea potenţialului membranei mitocondriale necesar pentru funcționarea optimă a țesutului adipos brun în condiții de temperatură scăzută.

Această descoperire subliniază o reglare fină a metabolismului energetic mitocondrial în răspunsul adaptativ al țesutului adipos brun la frig, oferind o mai bună înțelegere a dinamicii complexe între diferitele componente ale lanțului respirator și proteinele care reglează producția și consumul de ATP.

sursa: Science Daily