بررسی جایگاه اتصال آنزیم هگزوکیناز روی غشای خارجی میتوکندری در سلول های سرطانی مغز

نویسنده

چکیده

زمینه و هدف: در سرطان‌های مغز، منبع اصلی انرژی از مسیر گلیکولیز تأمین می‌شود. آنزیم شروع‌کننده این مسیر نیز هگزوکیناز نوع یک (HKI) می‌باشد. این آنزیم در دو جایگاه متفاوت به غشای خارجی میتوکندری متصل می‌شود. آنزیم متصل به جایگاه A به‌وسیله محصولش یعنی گلوکز 6-فسفات (G6P) از جایگاه خود آزاد می‌گردد. آنزیم متصل به جایگاه B به G6P غیرحساس است ولی به‌وسیله غلظت بالایی از نمک کائوتروپ KSCN از جایگاه خود رها می‌گردد. در مطالعه حاضر تغییرات احتمالی این جایگاه‌ها در سلول‌های سرطانی مغز انسان مورد بررسی قرار گرفته است. مواد و روش‌ها: در این مطالعه تجربی برای رهاسازی آنزیم از جایگاه A از G6P 2 میلی‌مولار و جایگاه B از مخلوط 45 میلی مولار KSCN و KCl استفاده شد. هم‌چنین برای مسدود کردن جایگاه A از دی سیکلو هگزیل کربودی ایمید (DCCD) استفاده گردید. یافته‌ها: نتایج نشان داد DCCD که در میتوکندری مغز طبیعی با اتصال به گلوتامات 72 پورین میتوکندریایی، مانع اتصال هگزوکیناز به آن می‌گردد، در سلول‌های سرطانی گلیوما و آستروسایتوما قادر به اتصال به گلوتامات 72 نیست. براساس یافته‌های این پژوهش احتمالاً به دو دلیل، DCCD قادر نیست جایگاه A را در سلول‌های سرطانی مسدود نماید: 1- محل گلوتامات 72 پورین غشای خارجی میتوکندری در اثر سرطانی شدن تغییر کرده است و احتمالاً از یک محیط آب گریز به یک محیط آب دوست جابه‌جا شده است. بنابراین، DCCD قادر به مسدود‌کردن آن در محیط جدید نیست.2- با توجه به این‌که مطالعات نشان می‌دهد در غشای خارجی میتوکندری سلول‌های سرطانی نسبت به نوع طبیعی آن میزان خیلی زیادی کلسترول رسوب می‌کند؛ لذا سیالیت آن کاهش یافته و DCCD قادر به نفوذ در غشا نمی‌باشد. نتیجه‌گیری: در مجموع هر دو استدلال بالا نشان می‌دهد که غشای خارجی میتوکندری سلول‌های سرطانی نسبت به سلول‌های طبیعی هم به لحاظ میزان سیالیت آن و هم به لحاظ محل اتصال آنزیم هگزوکیناز دچار تغییر شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of hexokinase binding site on mitochondrial outer membrane in brain tumor cells

نویسنده [English]

  • Hasan Ramshini
چکیده [English]

Background: In brain tumors, the main source of energy is from glycolysis, which is initiated by hexokinase type I (HK-I), an enzyme bound to the outer mitochondrial membrane, involving two sets of binding sites. In addition to the glucose-6-phosphate (G6P)-sensitive site (Type A), the enzyme is bound on a second set of sites (Type B) which are insensitive to G6P, but totally releasable by high concentrations of chaotropic salts such as KSCN. In the present study, we investigate possible changes in HK-I binding to the outer mitochondrial membrane during malignancy. Materials and Methods: In this experimental study, 2 mM G6P was used for releasing enzyme from site A, while site B was depleted using a mixture of KSCN and KCl with a total concentration of 45 mM. For blocking binding sites in site A, dicyclohexylcarbodiimide (DCCD) was used. Results: DCCD, which normally has the capacity to block HK-I binding at site A, was found ineffective for mitochondria obtained from astrocytoma and glioma specimens, presumably due to changes in the microenvironment of Glu 72 of porin with which it interacts. It also appears that increased incorporation of cholesterol, reported to occur in the mitochondria of cancer cells, may influence HK binding due to changes in mitochondrial membrane fluidity. Conclusion: Taken together, these results support earlier conclusions on possible changes in the microenvironment of bound HK-I and also fluidity of membrane upon malignancy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mitochondria
  • Astrocytoma
  • Glioma
  • Hexokinase binding sites
  • Porins