Митохондрии как энергетические станции клетки могут производить энергию за счет переноса ионов калия через АТФ-синтазный комплекс, установили биологи МГУ совместно с коллегами из США, Испании и Израиля, 15 февраля сообщает пресс-служба университета.

Ранее считалось, что в таком переносе участвуют только ионы водорода (протоны): АТФ-синтазный комплекс, находящийся во внутренней мембране митохондрий (внутриклеточных органелл), использует трансмембранный потенциал ионов водорода для вращения своей роторной части. При этом происходит реакция синтеза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) из аденозиндифосфата (АДФ) и неорганического фосфата, образующихся в клетке как результат ее физиологической активности.

Однако исследование команды ученых доказало, что митохондриальная АТФ-синтаза может работать не только за счет переноса протонов, но и ионов калия. Толчком к исследованию стал тот факт, что в клетке концентрация ионов калия (1,5×10-1М) в миллионы раз выше, чем концентрация протонов (4×10-8М), хотя ранее и было установлено, что АТФ-синтазная система «предпочитает» транспортировку протона.

Участник исследования, профессор, завотделом функциональной биохимии биополимеров Института физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского МГУ Дмитрий Зоров рассказал:

«Мы доказали наличие калиевой энергетики на одиночных молекулах АТФ-синтазы, на искусственных фосфолипидных мембранах и везикулах со встроенными молекулами комплекса, на выделенных митохондриях и кардиомиоцитах. Калиевая энергетика не только сосуществует с протонной, но она почти в три раза более эффективна по части образования АТФ».

Было установлено, что ионы калия, в отличие от протонов, осмотически активны и их перенос в митохондрии приводит к переносу воды. При этом органелла увеличивается в размере, а это ведет за собой активацию дыхания и дополнительный синтез АТФ.

Исследователи также нашли решение проблемы идентификации так называемого АТФ-зависимого калиевого канала митохондрий, функции которого ранее были мало изучены. Было лишь известно, что есть целый ряд его фармакологических «открывателей», которые обладают антиишемической активностью. Ученые полагают, что таким каналом является именно АТФ-синтаза, — в этом случае она становится перспективной мишенью для разработки нового класса антиишемических препаратов.