과산화수소 및 과산화수소와 같은 ROS는 세포 대사의 천연 부산물로 생성되고 세포가 방사선 및 독소와 같은 외부 스트레스 요인에 노출 될 때 생성됩니다. ROS는 세포 신호 및 면역에 역할을하는 동안 과도한 수준은 산화 스트레스 및 단백질, 지질 및 DNA를 손상시켜 세포 사멸 및 다양한 질병을 유발할 수 있습니다.
산화 적 손상에 대한 1 차 방어 메커니즘 중 하나는 과산화물 디스 뮤 타제 (SOD)와 같은 항산화 효소를 포함한다. 특히, 미토콘드리아 매트릭스에 위치한 망간 슈퍼 옥사이드 디스 뮤 타제 (MNSOD)는 과산화물의 과산화수소 및 산소로의 과산화물의 전환을 촉매하는 중요한 효소이다.
산화 적 손상으로부터 세포를 보호 할 때 MNSOD의 중요성에도 불구하고,이 기능을 수행하는 상세한 분자 메커니즘은 불분명 한 상태로 유지되었다. 이러한 비밀을 밝히기 위해 Riken Sustainable Resource Science (CSRS)의 연구원들이 이끄는 국제 과학자 팀과 Molecular Biology and Genetics (IMBG)가 인간 MNSOD의 구조를 결정하기 시작했습니다.
최첨단 냉동 전자 현미경 기술을 사용하여 연구원들은 2.8Å의 해상도에서 인간 MNSOD의 구조를 성공적으로 시각화했습니다. 이 고해상도 구조는 단백질의 원자의 정확한 배열을 드러내고 분자 구조에 대한 자세한 이해를 제공했습니다.
연구원들은 인간 MNSOD가 호모 트라머 구조를 형성하고, 4 개의 동일한 서브 유닛이 사면체 형태로 배열된다는 것을 발견했다. 이 조직은 수퍼 옥사이드 전환 반응이 발생하는 각 서브 유닛 쌍의 인터페이스에 활성 사이트를 만듭니다.
또한, 구조는 기질 결합시 형태 적 변화를 겪는 활성 부위 근처의 유연한 루프 영역을 나타냈다. 이 형태 적 변화는 단백질이 과산화물 분자를 효율적으로 포착하고 전환을 촉매하여 산화 스트레스에 대한 보호 기능을 향상시킬 수있게한다.
이 연구의 결과는 산화 손상에 대한 세포를 보호 할 때 MNSOD의 분자 메커니즘에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다. 이러한 구조적 및 기계적 세부 사항을 이해하면 산화 스트레스에 대한 세포 저항성을 향상시키고 산화 스트레스 관련 질병에 맞서기위한 새로운 치료 전략의 발달을위한 길을 열어 줄 수 있습니다.
"인간 망간 슈퍼 옥사이드 디스 뮤 타제의 Cryo-EM 구조는 과산화물 전환의 분자 메커니즘을 보여준다"라는 연구는 Nature Communications 저널에 발표되었다.
