Helsingin yliopiston Biotekniikan instituutin tutkijaryhmä on tunnistanut ensimmäisenä sisäisen elektroninsiirtoreaktion, joka ohjaa soluhengitykseen liittyvän protonipumpun toimintaa. Tiedelehti Nature julkaisi tutkimustulokset tuoreessa numerossaan.
"Löytö avaa oven tämän lähes 30 vuotta tutkimuksen kohteena olleen mekanismin ymmärtämiselle", sanoo ryhmän johtaja akatemiaprofessori Mårten Wikström Helsingin yliopiston tiedotteessa.
Keuhkojen, verenkierron ja punasolujen toiminta hengityksessä on vain alkusoitto fysikaalis-kemialliselle reaktiolle, jolla happi pelkistetään soluissa vedeksi. Hengitysentsyymi sytokromioksidaasi toimii protonipumppuna, joka muuntaa hapen pelkistyksessä vapautuvan energian jännite-eroksi, jota toinen entsyymi hyödyntää solujemme polttoaineen ATP:n valmistuksessa.
Sytokromioksidaasin protonipumppu liittyy kiinteästi prosessiin, jossa ravinnosta saamamme energia muuntuu solujemme polttoaineeksi. Toinen entsyymi käyttää hyväksi protonipumpun synnyttämää jännite-eroa muodostaen ATP:tä elämää ylläpitäviin, energiaa vaativiin toimintoihin, kuten lihassupistuksiin ja hermoimpulsseihin.
Järjestelmän keskeinen biologinen merkitys käy ilmi muun muassa siinä, että soluhengityksen salpautuessa, esimerkiksi sinihapon (syanidin) vaikutuksesta, kuolema seuraa lähes heti.
Sytokromioksidaasi-entsyymi toimii energianmuuntajana pitkälti samalla tavoin kuin vetykenno. Se on miljardien vuosien aikana kehittynyt biologinen "nanokone", jonka energiahyötysuhde ylittää 90 prosenttia.