Bioenergeetika laboratooriumi 20. aastapäev 

11 aastat tagasi alustasime KBFI bioenergeetika laboratooriumis elusraku uurimisega, varem tegeleti põhiliselt isoleeritud mitokondritega. Selle kümne aasta jooksul oleme avaldanud üle 70 teaduslikku artikli.

Meie laboratooriumis kasutatakse uurimisobjektina südame skinneeritud kiude ning isoleeritud kardiomüotsüüte, samuti südamelihase rakkude geneetiliselt modifitseeritud rakukultuure. Neis rakkudes on säilinud intaktselt kõik rakule vajalikud struktuurid ning selliste lihasraku preparaatide kasutamine võimaldab uurida raku metabolismi in vivo.

Bioenergeetika laboratooriumis saadud tulemused on viinud intratsellulaarse energeetilise üksuse hüpoteesi formuleerimisele, mille kohaselt südamelihases ja aeglastes skeletilihastes aktomüosiinisüsteem, mitokondrid ja sarkoplasmaatiline retiikulum moodustavad ühtse funktsionaalse terviku.

Meie grupp koos Enn Seppeti ja Jüri Engelbrechti rühmadega on selgitanud välja sada aastat vana teadusliku fenomeni - Frank Starlingi seaduse mehhanismi. See mehhanism kirjeldab südameraku hapnikutarbimise lineaarset sõltuvust südame töömahust ning südame metaboolset stabiiilsust. Süda on organismis unikaalne lihas just metaboolse stabiilsuse tõttu. ATP ja fosfokreatiini keskmine kontsentratsioon ei muutu südame koormuse kümnekordse tõstmise puhul. Frank Starlingi seadust võimaldab põhjendada funktsionaalse sidestatuse nähtus. Selle struktuurseks aluseks on sidestatus mitokondriaalse kreatiinkinaasi ja oksüdatiivse fosforüülimise vahel, mille aluseks on metaboolse kanaliseerimise nähtus mitokondriaalse kreatiinkinaasi ja adeniinnukleotiid translokaasi vahel.

Eksperimentaalsete andmete põhjal on välja töötatud matemaatiline mudel, mis võimaldab kvantitatiivaslt välja arvutada, kuidas lihasraku energiametabolism toimib ning selgitada kvantitatiivselt Frank-Starlingi fenomeni olemust.

Koostöös šveitsi, ameerika ja prantsuse teadlastega on loodud uus teaduslik suund molekulaarne süsteemne rakubioenergeetika, mis kujutab endast eksperimentaalsete uuringute ja matemaatilise modellerimise sümbioosi. Integreeritud energiasüsteemide uurimine raku tasemel on moodsa süsteemibioloogia üheks tähtsaks komponendiks, mis võimaldab mõista ainevahetust elusrakkudes ja samuti mehhanisme, mis viivad rakupatoloogiate tekkele.

Lähem info Tuuli Käämbrelt tuuli@kbfi.ee või telefonilt +372 6398 381.