Канадские исследователи обнаружили ранее неизвестный молекулярный механизм, который одновременно связан со сжиганием энергии и укреплением костной ткани.
Исследование возглавила команда биохимика Лоренса Казака из Университета Макгилла. Ученые изучали бурый жир — особый тип жировой ткани, который не запасает энергию, а наоборот, сжигает калории для выработки тепла. Именно бурый жир помогает организму поддерживать температуру тела при холоде.
Долгое время считалось, что бурый жир использует только один основной механизм выработки тепла. Однако в последние годы исследователи обнаружили альтернативный путь, известный как «бесполезный креатиновый цикл» (futile creatine cycle). Как именно он запускается, оставалось неизвестным.
Теперь ученые выяснили, что ключевую роль играет молекула глицерола — вещества, которое выделяется при расщеплении жиров. Исследователи обнаружили, что глицерол связывается с ферментом TNAP через особую область, которую они назвали «глицероловым карманом». Это взаимодействие фактически включает альтернативный механизм термогенеза — процесса выработки тепла.
По словам Казака, это первое доказательство того, как альтернативная система производства тепла активируется независимо от классического пути. Ученые считают, что организм использует сразу несколько взаимосвязанных энергетических систем для поддержания стабильной температуры тела.
Однако наиболее важными могут оказаться последствия открытия для медицины костей. Фермент TNAP уже давно известен как критически важный элемент минерализации костной ткани. Он участвует в процессе кальцификации — укрепления костей минералами.
Мутации, нарушающие работу TNAP, вызывают редкое наследственное заболевание — гипофосфатазию. При этой болезни кости становятся мягкими и хрупкими, что приводит к переломам, болям и деформациям скелета. Заболевание встречается редко, однако в некоторых регионах Канады, включая Квебек и Манитобу, его распространенность выше из-за наследственных мутаций в отдельных популяциях.
Во время экспериментов исследователи обнаружили, что найденный механизм активации TNAP влияет не только на энергетический обмен, но и напрямую участвует в процессах минерализации костей. Это означает, что воздействие на так называемый глицероловый карман может стать новым способом усилить работу фермента у пациентов с нарушениями костной ткани.
Соавтор исследования Марк Макки отметил, что открытие потенциально позволяет создать препараты нового поколения — вещества, которые будут активировать TNAP с помощью природных или синтетических соединений и тем самым восстанавливать нормальное укрепление костей.
По словам авторов, они уже выделили десятки перспективных соединений-кандидатов для дальнейших испытаний. В перспективе такие препараты могут использоваться не только против редких наследственных болезней костей, но и для более распространенных нарушений, связанных с возрастным снижением плотности костной ткани.
Исследование опубликовано в журнале Nature.