Bioloogiliselt on üldteada, et elusorganisme käivitab pärilikkuse aine ehk DNA, mis kodeerib erinevaid valgumolekule, mis omakorda täidavad kõiki vajalikke bioloogilisi funktsioone ja rohkem polekski justkui elu toimimiseks midagi tarvis.
Kui aga küsida, kust ja kuidas tuleb energia kõigi nende keeruliste molekulide sünteesiks või keerulisematel organismidel kasvõi kehatemperatuuri hoidmiseks, siis ollakse esmapilgul vastuse leidmisega raskustes. On teada, et energia tootmiseks vajab inimkeha hapnikku, kuid seda, et hapniku ohutuks tarbimiseks on kõigil organismidel vaja katalüsaatorina mikroelementi vask, on juba vähem teada tõik.
TalTechi metalloproteoomika uurimisgrupi juht, professor Peep Palumaa: „Teadlased, täpsemini biokeemikud, teavad vase olulisusest inimveres juba ammu, kuid ka nemad ei tea näiteks seda, kuidas see element jõuab meil toidust õigetesse sihtpunktidesse, ehk erinevatesse vase ensüümidesse“.
See teekond pole ohutu, sest jättes vase ioonid (kui tõhusad katalüsaatorid) kontrolli alt välja, võivad hapnikuühendite juuresolekul käivituda ohtlikud radikaalmehhanismiga kõrvalreaktsioonid, mis omakorda viivad oksüdatiivse stressi ja sellega kaasnevate haigusteni (hirmutavate näidetena saab nimetada ateroskleroosi, mitmeid vähivorme ning närvisüsteemi kahjustavaid haiguseid – Alzheimeri, Parkinsoni tõbi jt). Oksüdatiivne stress võib viia ka lihtsalt organismi kiirema vananemiseni.
Üheks oluliseks keskkonnaks, milles toimub vase ioonide transport inimese organismis, on veri. Vere põhifunktsiooniks ongi teadupärast erinevate molekulide ja ioonide transport seedesüsteemist kudedesse. Vastupidine protsess toimub veres juhul, kui kudedesse koguneb liigne kogus aineid, mis võivad muutuda organismile toksiliseks. Vase puhul on teada mitu oletatavat transportvalgu kandidaati, mille abil võiks toimuda vase ioonide transport veres, kuid andmed nende kandjate ja vaseioonide seostumistugevuste kohta on seni olnud väga vastuolulised.
TalTechi keemia ja biotehnoloogia instituudi metalloproteoomika uurimisgrupi teadlased koostöös Rootsi ravimfirma Wilson Therapeutics ABga uurisid, milliste valkude ja ligandide abil toimub veres vase ioonide transport ja kui tugev on seostumine. Selleks töötas uurimisrühm välja uudse ja innovaatilise vedelikromatograafiat ja metalliliste elementide määramise metoodikat ICP MS-i ühendava lähenemise. Sellest selgus, et vase ioonid on veres seotud peamiselt ainult kahe valguga – umbes 75 % ulatuses tseruloplasmiiniga, mis seob vaseioone ülitugevasti, peaaegu pöördumatult, ning umbes 25 % ulatuses seerumi albumiiniga, mis seob vase ioone pikomolaarse afiinsusega. Lisaks valkudele on väike osa vase ioone seotud veres ka histidiini ning teiste vabade aminohapetega. Samuti näidati, et varem oletatav vase transporter alfa-2-makroglobuiin vase ioone ei seo.
„Saadud uurimistulemustel on mitmeid rakenduslikke väljundeid. Kõigepealt aitavad need mõista normaalset vase ainevahetust organismis, millel on otsene diagnostiline väärtus. Teiseks aitavad need tulemused tuvastada ka häireid organismi vase metabolismis. Viimane esineb mitmete geneetiliste haiguste, nagu Wilsoni ja Menkesi tõve puhul, kuid ka kõige levinuma neurodegeneratiivse haiguse, Alzheimeri tõve, puhul. Lisaks konkreetsetele diagnoosidele saab veres sisalduva vase tasakaalu kaudu jälgida ka nimetatud haiguste puhul kasutatavate vase metabolismi normaliseerivate ravimite toimet“, kinnitab professor Palumaa.
Töö tulemused avaldati ajakirja Nature tütarväljaandes Scientific Reports artiklina „Copper(II)-binding equilibria in human blood“ 30.03.2020
Lisainfo: TalTechi geenitehnoloogia osakonna professor Peep Palumaa, peep.palumaa@taltech.ee
Kersti Vähi, TalTechi teaduskommunikatsiooni spetsialist