Nyupptäckt roll för metionin i cellers skydd mot oxidativ stress

Cellers reduktionssystem och skydd mot oxidativ stress är inte helt beroende av elektrongivaren NADPH, vilket man tidigare trott. Nu har forskare vid Karolinska Institutet och Montana State University visat att möss som inte kan använda sina huvudsakliga NADPH-beroende system i levern klarar sig utmärkt, så länge de får i sig aminosyran metionin via maten. Upptäckten publiceras i tidskriften Nature Communications.

För varje andetag vi tar bildas en mängd mycket reaktiva molekyler i kroppen när cellerna använder syre. De kan skada DNA och andra viktiga beståndsdelar i cellen genom att oxidera allt som kommer i deras väg, på liknande sätt som järn rostar när det utsätts för mycket syre.

Till sitt skydd har cellerna två huvudsakliga "rostskyddsmedel", glutation och thioredoxin, som oskadliggör oxiderande ämnen genom att lämna ifrån sig elektroner. När de används oxideras dessa molekyler istället och måste återställas genom en omvänd process, reduktion. Detta sköts av enzymerna glutationreduktas (GR) respektive thioredoxinreduktas (TR) som bägge är beroende av elektrongivaren NADPH. Dessa system används också för syntes av DNA-byggstenar och många andra processer i cellerna som kräver reduktion.

Enbart glutation

I den nya studien undersökte forskarna möss som helt saknar GR och TR i levern. Till forskarnas förvåning hade mössen god hälsa och levde länge, trots att de saknade dessa NADPH-beroende enzymer. När forskarna försökte förstå hur det kom sig, gjorde de den oväntade upptäckten att mössen klarade sig på enbart glutation, som dessutom bara användes en gång per molekyl, eftersom bristen på GR gjorde att glutationets antioxidativa förmåga inte kunde återställas. På något sätt lyckades mössen bilda nytt glutation hela tiden för att upprätthålla den livsnödvändiga balansen mellan syre och antioxidation.

– Ytterligare en överraskning kom när vi förstod att cellernas hela behov av glutation kunde upprätthållas helt och hållet från aminosyran metionin, på ett sätt som inte alls utnyttjar NADPH. Det var förvånande eftersom NADPH vanligtvis anses vara ett universellt och nödvändigt "rostskyddsmedel" i cellerna, säger Elias Arnér vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik vid Karolinska Institutet, en av forskarna bakom studien.

Essentiell aminosyra

Metionin är en så kallad essentiell aminosyra som vi måste få i oss via maten, eftersom kroppen inte kan tillverka den. Studiens resultat visar att metionin inte enbart fungerar som beståndsdel i proteiner eller som mellansteg i olika delar av ämnesomsättningen, utan också på egen hand som en källa till glutation kan upprätthålla en god hälsa och långt liv hos möss som helt saknar förmåga att använda NADPH-beroende GR och TR.

Den aktuella studien är gjord på genetiskt modifierade möss, som saknar två mycket viktiga enzym i levern. Studiens resultat går inte att översätta direkt till människor och metionin som kosttillskott. Forskningen finansierades av bland annat Vetenskapsrådet och Karolinska Institutet.

Text: Karin Söderlund

Publikation

Dietary methionine can sustain cytosolic redox homeostasis in the mouse liver
Sofi Eriksson, Justin R. Prigge, Emily A. Talago, Elias S.J. Arné & Edward E. Schmidt
Nature Communications, online 20 mars 2015, doi:10.1038/ncomms7479