Når vi puster inn luft, distribueres oksygen via de røde blodcellene til alle levende celler i kroppen. Menneskeceller bruker oksygen til å produsere adenosintrifosfat (ATP). Dette molekylet gir energi til livsviktige prosesser i cellene, inkludert opprettholdelse av det elektriske potensialet over cellemembraner som setter oss i stand til å tenke og føle.
ATP-produksjonen er direkte knyttet til sitronsyresyklusen, som fører til fullstendig nedbrytning av næringsstoffer i cellene. Denne prosessen genererer karbondioksid (CO2) som sitt siste avfallsprodukt, og som vi kvitter oss med når vi puster ut.
Før vi kan puste ut overflødig karbondioksid, er imidlertid dette livsviktige CO2molekylet involvert i en av kroppens aller viktigste biologiske funksjoner: nemlig å regulere cellenes surhetsgrad (pH). Denne prosessen er uhyre viktig. Hvis pH-nivået i og rundt kroppens celler er lavere enn 6,8 eller høyere enn 7,8, står vi i fare for å dø som et resultat av celledød og vevsødeleggelser.
Balansert pH er avgjørende for helsen
Et eksempel på hvor viktig pH-nivået er for vår helsetilstand, er det faktum at pH-nivået i blodet fra navlestrengen alltid testes når et barn blir født. Lav pH tyder på dårlig oksygentilførsel under fødselen, noe som kan medføre alvorlig hjerneskade.
Når CO2 kommer i vann, dannes hydrogenkarbonat (HCO3-), som transporteres over cellemembranene av spesifikke transportproteiner. Hvordan disse transportmolekylene registrerer hva pH-verdien er inne i cellene, er fortsatt et ubesvart spørsmål. Arbeidet til Alvadia mfl. beskriver imidlertid at overgangsmetallet sink trolig samhandler med proteinene som transporterer HCO3- gjennom membranen.
Sinkbinding knyttet til pH-regulering på cellenivå
Denne sinkbindingen spiller derfor en viktig rolle i registreringen og reguleringen av cellenes pH, og spesielt i transportørene som finnes i menneskehjernens nevroner. Dette er en av de første studiene som knytter sinkbinding direkte til hydrogenkarbonat-transportører. Dette er et grunnforskningsprosjekt, og det er for øyeblikket vanskelig å forutsi hva de medisinske konsekvensene kan bli. Det er imidlertid sannsynlig at sink innehar en nøkkelrolle i pH-reguleringen i hjernen og dermed har stor betydning for hjernens funksjon og helse.
Resultatene er nylig publisert i Scientific Reports fra Nature Publishing Group.
Studien, «The crystal structure of the regulatory domain of the human sodium-driven chloride/bicarbonate exchanger» kan leses i sin helhet på: https://www.nature.com/articles/s41598-017-12409-0
Forskningsgruppen som står bak oppdagelsen er: M.Sc. Carolina Alvadia, Dr. Kaare Bjerregaard-Andersen, Dr. Theis Sommer, M.Sc. Michele Montrasio, 1. amanuensis Helle Damkjær, professor Christian Aalkjær, partner og gruppeleder ved NCMM, Nordic EMBL partnership, J. Preben Morth.
Kontakt J. Preben Morth på: j.p.morth@ncmm.uio.no hvis du ønsker mer informasjon.