सेल के पावरहाउस: आणविक मशीनें कुशल ऊर्जा उत्पादन को सक्षम करती हैं

हमारे ग्रह पर अधिकांश जीवित जीव -चाहे पौधों, जानवरों, या मनुष्यों -उनकी कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया। उनका मुख्य कार्य लगभग सभी सेलुलर प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा की आपूर्ति करना है। इसे प्राप्त करने के लिए, माइटोकॉन्ड्रिया ऑक्सीजन का उपयोग करें जिसे हम सांस लेते हैं और भोजन से कार्बोहाइड्रेट एटीपी, कोशिकाओं की सार्वभौमिक ऊर्जा मुद्रा को पुनर्जीवित करने के लिए करते हैं। यह फ़ंक्शन प्रोटीन द्वारा श्वसन परिसरों के रूप में जाना जाता है, जो ऊर्जा-जनरेटिंग प्रक्रिया में एक साथ काम करते हैं।

हालांकि इन श्वसन परिसरों की खोज 70 साल पहले की गई थी, माइटोकॉन्ड्रिया के अंदर उनका सटीक संगठन अब तक मायावी बना हुआ है। अत्याधुनिक क्रायो-इलेक्ट्रॉन टोमोग्राफी का उपयोग करते हुए, डॉ। फ्लोरेंट वाल्ट्ज और प्रो। बेन एंगेल के नेतृत्व में डॉ। फ्लोरेंट वाल्ट्ज और प्रो। बेन एंगेल के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने सांस की श्रृंखला के उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियों को सीधे एक प्रस्ताव पर सीधे एक प्रस्ताव में बनाने में सक्षम थे। अध्ययन के परिणाम “में प्रकाशित होते हैं”विज्ञान। “

सेल के पावरहाउस में नई अंतर्दृष्टि

“हमारे डेटा से पता चलता है कि श्वसन प्रोटीन माइटोकॉन्ड्रिया के विशिष्ट झिल्ली क्षेत्रों में व्यवस्थित करते हैं, एक साथ चिपके रहते हैं और एक मुख्य प्रकार के सुपरकम्प्लेक्स बनाते हैं,” फ्लोरेंट वाल्ट्ज, एसएनएसएफ अम्बिज़ियोन फेलो और अध्ययन के पहले लेखक बताते हैं। “इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करते हुए, व्यक्तिगत सुपरकम्प्लेक्स स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहे थे – हम सीधे उनकी संरचनाओं को देख सकते थे और वे कैसे काम करते हैं। श्वसन सुपरकम्प्लेक्सिस पंप प्रोटॉन माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में पंप करते हैं। एटीपी उत्पादन परिसर, जो एक तरबूज के समान कार्य करते हैं, एटीपी पीढ़ी को चलाने के लिए प्रोटॉन के इस प्रवाह का उपयोग करते हैं।”

कुशल ऊर्जा उत्पादन के लिए माइटोकॉन्ड्रियल वास्तुकला

शोधकर्ताओं ने शैवाल के जीवित कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया की जांच की क्लैमाइडोमोनस रेनहार्डी। “हम बहुत आश्चर्यचकित थे कि सभी प्रोटीन वास्तव में इस तरह के सुपरकम्प्लेक्स में आयोजित किए गए थे,” वाल्ट्ज कहते हैं। “यह वास्तुकला एटीपी उत्पादन को अधिक कुशल बना सकता है, इलेक्ट्रॉन प्रवाह का अनुकूलन कर सकता है, और ऊर्जा हानि को कम कर सकता है।”

सुपरकम्प्लेक्स के अलावा, शोधकर्ता माइटोकॉन्ड्रिया की झिल्ली वास्तुकला की अधिक बारीकी से जांच करने में भी सक्षम थे। “यह कुछ हद तक फेफड़ों के ऊतकों की याद दिलाता है: आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में कई सिलवटों में कई सिलवटे होते हैं जो सतह के क्षेत्र को अधिक से अधिक श्वसन परिसरों को फिट करने के लिए बढ़ाते हैं,” एंगेल कहते हैं।

विकास और स्वास्थ्य में दृष्टिकोण

भविष्य में, शोधकर्ताओं का उद्देश्य यह बताना है कि श्वसन परिसरों को परस्पर जुड़े हुए हैं और यह तालमेल सेलुलर श्वसन और ऊर्जा उत्पादन की दक्षता को कैसे बढ़ाता है। अध्ययन जैव प्रौद्योगिकी और स्वास्थ्य के लिए नई अंतर्दृष्टि भी प्रदान कर सकता है। “अन्य जीवों में इन परिसरों की वास्तुकला की जांच करके, हम उनके मौलिक संगठन की व्यापक समझ हासिल कर सकते हैं,” वाल्ट्ज बताते हैं। “यह न केवल विकासवादी अनुकूलन को प्रकट कर सकता है, बल्कि हमें यह समझने में भी मदद कर सकता है कि इन परिसरों में व्यवधान मानव रोगों में योगदान क्यों देते हैं।”