Недостигът на важни ензими в организма може да доведе до фрактура на костите

При липсата на някои ензими, които служат като катализатор за важни процеси в човешкото тяло, се увеличава рискът от костни фрактури. Научната хипотеза на международен екип от учени и инженери бе публикувана наскоро в списание „eLife.“ Негов ръководител e Дийпак Вашиштх, директор на Центъра по биотехнологии и интердисциплинарни науки към политехническия институт „Rensselaer.“

Ензимите са изключително важни за многобройните химични реакции, които протичат в тялото на човека, включително производството на извънклетъчен матрикс в костната тъкан. Той осигурява на тъканите нужната механична опора и подходящата среда за обмяна на веществата.

Окислително фосфорилиране

Окислителното фосфорилиране е един от тези така важни ензимни процеси. То представлява закрепянето на фосфорил към даден протеин и има голямо значение за клетъчната регулация. Процесът е тясно свързан с много болести, макар че до днес учените не намираха безспорни доказателства, че той може да промени целостта на тъканта и функцията на органите.

Остеопонтин – протеинът, който поддържа целостта на извънклетъчния матрикс

Протеинът, който е предмет на настоящото проучване, е известен като остеопонтин. Той поддържа матрикса цял. Екипът на Дийпак Вашиштх създава процес, който индуцира фосфорилиране, или обратното – дефосфорилиране, в кости на генетично модифицирани мишки. В някои от тях се открива остеопонтин, при други – не. При сравнение на двете групи, експертите забелязват, че устойчивостта на костите, която е и критерий за тяхната здравина, нараства при фосфорилиране и намалява при дефосфорилиране. Самото фосфорилиране подобрява кръстосаните химични връзки между полимерните вериги и привличането между заредения остеопонтин и костния минерал, като така прави костите по-здрави, а фрактурите – по-малко вероятни.

Вашиштх споделя, че това е първото проучване, което се задълбочава в процеса на окислително фосфорилиране в костното вещество и как той подпомага отделянето на енергия в костите.

Екипът разглежда ефекта от различните нива на фосфорилиране на остеопонтина при пациенти с редки костни заболявания като хипофосфатемия и хиперфосфатемия, водещи до скелетни деформации. Според експерта и при двете болести се наблюдават понижени нива на фосфорилиране на протеина остеопонтин, което е важна отправна точка за по-нататъшни проучвания в областта.

Друго важно откритие е, че нивата се различават в зависимост от вида костно заболяване. Целта на учените е да отговорят на два основни въпроса: „Фосфорилирането директно ли повлиява здравината на костите при пациенти с установено костно заболяване?“ и „Има ли терапевтични средства за лечение?“

Принцип на работа в политехническия институт „Rensselaer“ е да се обединяват усилията и експертизите на учени от различни сфери. В своя екип Вашиштх привлича специалисти от канадския университет „McGill“, университета на Саутхемптън във Великобритания, университета на Патрас, Гърция и други.

Откритията на учените могат да бъдат приложени при изследването на подобни процеси в други съединителни тъкани и за намирането на средства за регулиране нивата на фосфорилиране на остеопонтина.

Според Вашиштх заключенията на колегите му не касаят само костите, тъй като окислителното фосфорилиране е промяна, която се наблюдава и в други органи като например бъбреците.