کشف ماده مغذی که انرژی سلولی را ابرشارژ می‌کند

🔹 میتوکندری؛ نیروگاه حیاتی درون سلول

میتوکندری‌ها ساختارهای میکروسکوپی درون سلول‌ها هستند که انرژی لازم برای حرکت، رشد و حفظ سلامت بدن را تولید می‌کنند. از آن‌جا که نیاز انرژی در بدن دائماً در حال تغییر است، میتوکندری‌ها باید به‌طور پیوسته فعالیت خود را تنظیم و تطبیق دهند تا پاسخگوی این نیاز باشند.

این انعطاف‌پذیری تا حد زیادی به مواد مغذی در دسترس سلول وابسته است. با این حال، تا مدت‌ها دانشمندان درک دقیقی از چگونگی تأثیر مواد مغذی بر فرآیند تنظیم انرژی نداشتند.

اکنون گروهی از پژوهشگران به سرپرستی پروفسور دکتر تورستن هوپه (Thorsten Hoppe) از مؤسسه ژنتیک دانشگاه کلن و مرکز تعالی تحقیقات پیری CECAD، مسیر زیستی جدیدی را شناسایی کرده‌اند که نشان می‌دهد چگونه اسیدآمینه لوسین (Leucine) عملکرد میتوکندری را تقویت می‌کند.

مطالعه آنان که با عنوان

“Leucine inhibits degradation of outer mitochondrial membrane proteins to adapt mitochondrial respiration”

در نشریه Nature Cell Biology منتشر شده است، نشان می‌دهد لوسین با پایدارسازی پروتئین‌های کلیدی غشای خارجی میتوکندری، توانایی این اندامک را در تولید انرژی افزایش می‌دهد.

🔹 نقش لوسین در پشتیبانی از تولید انرژی

لوسین یکی از اسیدهای آمینه ضروری است، به این معنا که بدن نمی‌تواند آن را بسازد و باید از طریق رژیم غذایی تأمین شود. این اسیدآمینه، جزء کلیدی سنتز پروتئین‌هاست و در غذاهای غنی از پروتئین مانند گوشت، لبنیات و حبوبات (نظیر لوبیا و عدس) به‌وفور یافت می‌شود.

پژوهشگران دریافتند لوسین از تجزیه پروتئین‌های خاصی در غشای خارجی میتوکندری جلوگیری می‌کند. این پروتئین‌ها برای انتقال مولکول‌های متابولیکی دیگر به درون میتوکندری — که برای تولید انرژی ضروری هستند — اهمیت حیاتی دارند.

با محافظت از این پروتئین‌ها، لوسین به میتوکندری اجازه می‌دهد کارایی بیشتری در تولید انرژی داشته باشد و در نتیجه خروجی انرژی درون سلول افزایش یابد.

دکتر چیاوچو لی (Qiaochu Li)، نویسنده اول مقاله، می‌گوید:

«ما با شگفتی دریافتیم که وضعیت تغذیه‌ای سلول، به‌ویژه سطح لوسین، مستقیماً بر تولید انرژی اثر می‌گذارد. این سازوکار به سلول‌ها امکان می‌دهد تا در شرایط وفور مواد مغذی، به سرعت خود را با افزایش تقاضای انرژی سازگار کنند.»

🔹 نقش تنظیمی پروتئین SEL1L

مطالعه همچنین نشان داد که پروتئینی به نام SEL1L در این فرآیند نقش مهمی ایفا می‌کند. SEL1L بخشی از سامانه کنترل کیفیت سلولی است که وظیفه شناسایی و حذف پروتئین‌های معیوب یا تا نخورده را بر عهده دارد.

به نظر می‌رسد لوسین با کاهش فعالیت SEL1L، سرعت تجزیه پروتئین‌های میتوکندریایی را کم کرده و عملکرد میتوکندری را بهبود می‌بخشد.

دکتر لی توضیح می‌دهد:

«تنظیم سطح لوسین و SEL1L می‌تواند راهبردی برای افزایش تولید انرژی باشد. با این حال، باید با احتیاط عمل کرد؛ زیرا SEL1L در جلوگیری از تجمع پروتئین‌های آسیب‌دیده نقش حیاتی دارد و برای سلامت طولانی‌مدت سلول ضروری است.»

🔹 پیامدهای گسترده برای سلامت و بیماری

برای بررسی اثرات وسیع‌تر این کشف، پژوهشگران فرآیند مذکور را در ارگانیسم مدل Caenorhabditis elegans (نوعی کرم نماتود) مورد مطالعه قرار دادند. آنان دریافتند که اختلال در متابولیسم لوسین می‌تواند باعث کاهش عملکرد میتوکندری و حتی ایجاد مشکلات باروری شود.

در آزمایش بر روی سلول‌های سرطان ریه انسان نیز مشخص شد که برخی جهش‌های ژنتیکی مؤثر بر متابولیسم لوسین به سلول‌های سرطانی کمک می‌کنند تا زنده بمانند — یافته‌ای که می‌تواند در آینده، در راهبردهای درمان سرطان نقشی کلیدی ایفا کند.

این نتایج نشان می‌دهد مواد مغذی صرفاً سوخت بدن نیستند، بلکه تنظیم‌کننده فعال فرآیندهای تولید انرژی درون سلولی‌اند.

با روشن شدن چگونگی تأثیر لوسین بر متابولیسم میتوکندری، این پژوهش مسیر را برای شناسایی اهداف درمانی جدید در بیماری‌هایی که با کاهش تولید انرژی مرتبط‌اند — مانند سرطان و اختلالات متابولیک — هموار می‌کند.

منبع:

Qiaochu Li, Konstantin Weiss, Fuateima Niwa, Jan Riemer, Thorsten Hoppe. Leucine inhibits degradation of outer mitochondrial membrane proteins to adapt mitochondrial respiration. Nature Cell Biology, 2025; DOI: 10.1038/s41556-025-01799-3

تهیه و تنظیم: سیدطه نوربخش

نظارت و تأیید: فائزه محمدهاشم-متخصص ژنتیک