스트라메노파일 인체 장내 기생충 Blastocystis의 해당 중간체를 연결하는 미토콘드리아 운반체

Core Concepts

스트라메노파일 Blastocystis는 세포질과 미토콘드리아 해당 경로를 연결하는 특이적인 미토콘드리아 운반체를 가지고 있다.

Abstract

이 연구는 스트라메노파일 생물군에서 발견된 독특한 미토콘드리아 운반체에 대해 보고한다. 대부분의 진핵생물에서 해당 경로는 세포질에 국한되어 있지만, 스트라메노파일에서는 해당 경로의 일부가 미토콘드리아 기질에 위치한다. 이를 연결하기 위해서는 특별한 운반체가 필요하다. 연구진은 인체 장내 기생충 Blastocystis를 모델 생물로 사용하여 이 운반체를 확인하고 특성을 분석하였다. 계통분석을 통해 이 운반체가 스트라메노파일에만 특이적으로 존재함을 밝혔다. 면역형광 실험으로 Blastocystis의 두 가지 후보 운반체 단백질이 미토콘드리아에 위치함을 확인하였다. 이 중 bGIC-2 단백질이 실제 기능적인 운반체로 작용함을 입증하였다. bGIC-2는 전형적인 미토콘드리아 운반체 기질들은 수송하지 않지만, 해당 중간체들인 디히드록시아세톤 인산, 글리세르알데히드-3-인산, 3-인산글리세린, 인산에놀피루브산을 수송할 수 있다. 이를 통해 세포질과 미토콘드리아 해당 경로를 연결하는 역할을 한다. Blastocystis는 미토콘드리아 호흡 연쇄의 주요 구성요소를 결여하고 있어, 해당 경로가 주요 에너지 대사 경로이다. 따라서 이 특이적인 운반체는 Blastocystis와 같은 스트라메노파일 병원체에 대한 새로운 치료 타겟이 될 수 있다.

Stats

Blastocystis ST7-B에는 4개의 GIC 유전자가 있지만, 2개는 불완전한 형태이다. bGIC-2의 인산염, 황산염, 티오황산염 수송 속도는 각각 대조군 대비 4.5배, 22배 높았다. bGIC-2는 디히드록시아세톤 인산, 글리세르알데히드-3-인산, 3-인산글리세린, 인산에놀피루브산을 수송할 수 있다.

Quotes

"스트라메노파일은 해당 경로의 '수확' 단계 효소들이 세포질과 미토콘드리아 기질 모두에 위치하는 분기된 해당 경로를 가지고 있다." "Blastocystis는 산화적 인산화에 필요한 주요 구성요소, 즉 복합체 III, IV, ATP 합성효소, ADP/ATP 운반체를 결여하고 있다." "미토콘드리아 해당 경로의 '수확' 단계는 ATP를 생성하며, 이는 거대분자 합성과 같은 에너지 요구 과정을 구동하고 NADH를 생성하여 미토콘드리아 복합체 I에 의해 화학 삼투력을 만들어낸다."

Key Insights Distilled From

A mitochondrial carrier transports glycolytic intermediates to link cytosolic and mitochondrial glycolysis in the human gut parasite Blastocystis

by Pyrihova,E.,... at www.biorxiv.org 11-02-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.02.565298v2

Deeper Inquiries

스트라메노파일 이외의 생물군에서도 이와 유사한 분기된 해당 경로와 특이적인 운반체가 발견될 수 있을까?

이 연구에서 식물 di/tricarboxylate carriers (DTC)와 밀접한 관련성을 가지는 이러한 캐리어들이 다른 생물군에서 발견될 수 있는지에 대한 가능성을 고려해야 합니다. 이러한 분기된 경로와 특이적인 운반체는 스트라메노파일에만 존재하는 것으로 확인되었으며, 다른 생물군에서는 발견되지 않았습니다. 이는 이러한 운반체가 스트라메노파일에 특이적이며, 다른 생물군에서는 이와 유사한 구조나 기능을 가진 운반체가 발견되지 않았다는 것을 시사합니다.

Blastocystis의 GIC-1 단백질이 실제 기능을 상실했다면, 어떤 다른 역할을 수행할 수 있을까?

만약 Blastocystis의 GIC-1 단백질이 실제로 기능을 상실했다면, 이 단백질이 다른 역할을 수행할 가능성이 있습니다. 예를 들어, 이 단백질은 세포내 신호전달 경로나 대사 조절에 관여할 수 있습니다. 또한, GIC-1이 다른 단백질과 상호작용하여 세포의 에너지 생산이나 생존에 영향을 줄 수도 있습니다. 따라서 GIC-1이 다른 생물학적 기능을 수행할 수 있는 가능성을 고려해 봐야 합니다.

Blastocystis의 미토콘드리아 해당 경로와 세포질 해당 경로 간 상호작용이 어떻게 조절되는지 궁금하다.

Blastocystis의 미토콘드리아 해당 경로와 세포질 해당 경로 간 상호작용은 중요한 조절 과정을 거칩니다. 이 두 경로 간의 상호작용은 운반체를 통해 조절될 수 있으며, 세포 내 신호전달 네트워크나 대사 조절 기작에 의해 조절될 수도 있습니다. 또한, 세포질에서 생성된 대사 중간체들이 미토콘드리아로 운반되는 과정은 세포 내 에너지 생산 및 대사 활동에 중요한 역할을 합니다. 이러한 상호작용은 세포의 생존과 기능에 필수적이며, 복잡한 조절 기작을 통해 조절됩니다.