Mitokondriaaliset peptidit: MOTS-c, SS-31 ja Humanin

Mitokondriaaliset peptidit ovat lyhyitä peptidejä, jotka koodautuvat mitokondrion omassa DNA:ssa eivätkä solun tumassa. Tunnetuimmat esimerkit ovat MOTS-c ja Humanin, joita tutkitaan solu- ja eläinmalleissa aineenvaihdunnan ja stressivasteen viestimolekyyleinä. SS-31 mainitaan usein samassa yhteydessä, mutta se on synteettinen peptidi, joka ainoastaan kohdistuu mitokondrioihin.

Mitokondrioita pidettiin pitkään pelkkinä solun voimalaitoksina. Kun mitokondrion perimää alettiin tutkia tarkemmin, siitä löytyi lyhyitä lukukehyksiä, jotka tuottavat signaalipeptidejä. Tästä syystä aihe on nykyään yksi prekliinisen tutkimuksen vilkkaimmista alueista. Tässä artikkelissa käydään läpi, mitä nämä peptidit ovat, mitä niistä on julkaistu ja miten tutkimusmateriaalia käsitellään laboratoriossa.

Mitä mitokondriaaliset peptidit ovat?

Englanninkielisessä kirjallisuudessa ryhmästä käytetään lyhennettä MDP (mitochondrial-derived peptides). Määritelmä on selvä: peptidin täytyy koodautua mitokondrion DNA:n lyhyestä avoimesta lukukehyksestä. Mitokondrion rengasmaisen perimän kerrottiin oppikirjoissa sisältävän 37 geeniä. Uudet koodaavat jaksot osoittivat, että perimä tuottaa enemmän kuin oli oletettu.

Tutkimuksissa näitä peptidejä kuvataan usein retrogradisina signaaleina. Sillä tarkoitetaan viestejä, joilla mitokondrio kertoo aineenvaihduntansa tilasta tumalle ja joissain malleissa myös muille kudoksille.

Ryhmän tutkituimmat jäsenet ovat:

• Humanin, ensimmäinen tunnistettu mitokondriaalinen peptidi, kuvattu 2000-luvun alussa.
• MOTS-c, joka kuvattiin vuonna 2015.
• SHLP-peptidit, pienempi ja vähemmän tutkittu peptidiperhe.

Mitokondriaalinen vai mitokondrioihin kohdistuva?

Nämä kaksi sekoitetaan helposti. Mitokondriaalinen peptidi syntyy mitokondrion omasta perimästä. Mitokondrioihin kohdistuva yhdiste taas on peräisin muualta, usein laboratoriosta, mutta sitä tutkitaan mitokondrioiden toiminnan kannalta. Jälkimmäiseen ryhmään kuuluvat SS-31:n lisäksi esimerkiksi NAD+-esiasteet, metyleenisininen ja erilaiset redoksiaktiiviset molekyylit. Niistä kerrotaan tarkemmin artikkeleissa NAD+ tutkimuksessa ja metyleenisininen. Ryhmittely on aihepiirin mukainen eikä tarkoita, että yhdisteet toimisivat samalla tavalla.

Mikä on MOTS-c?

MOTS-c on 16 aminohapon peptidi, jonka koodi sijaitsee mitokondrion 12S rRNA -alueella. Nimi tulee englannin sanoista mitochondrial open reading frame of the 12S rRNA type-c. Lee, Kim ja Cohen kuvasivat sen peptidiksi, joka kohdistuu luustolihakseen ja vaikuttaa glukoosiaineenvaihduntaan prekliinisissä malleissa.

Soluviljelmissä MOTS-c:n on raportoitu häiritsevän folaattikiertoa ja puriinien synteesiä, minkä seurauksena AMPK-reitti aktivoituu. Metabolisessa stressissä peptidin on kuvattu siirtyvän tumaan. Siksi sitä pidetään esimerkkinä viestistä, joka kulkee mitokondriosta tumaan.

Liikuntatutkimuksessa Woodhead ja Merry raportoivat, että lyhyt ja kova rasitus voi nostaa MOTS-c:n ja Humaninin mitattavia pitoisuuksia lihaksessa ja plasmassa. He korostivat samalla, että pitkäaikaisen harjoittelun tulokset ovat ristiriitaisia ja riippuvat paljon tutkimusasetelmasta.

PureChemsin MOTS-c toimitetaan kylmäkuivattuna jauheena suljetussa lasipullossa, ja jokaisesta erästä on saatavilla analyysitodistus.

Mikä on Humanin?

Humanin on 24 aminohapon peptidi, joka koodautuu mitokondrion 16S rRNA -alueella. Kirjallisuudessa siitä tunnetaan useita analogeja. Katsausartikkeleissa Humaninia kuvataan solujen suojaamiseen liittyvänä peptidinä: soluviljelmissä sen on havaittu tukevan solujen selviytymistä erilaisissa stressimalleissa.

Kuva ei kuitenkaan ole yksiselitteinen. Mendelsohn ja Larrick raportoivat, että sekä Humanin että MOTS-c voivat voimistaa vanhenevien solujen tulehdusta edistävää eritysprofiilia (SASP). Tämä ei sovi suoraviivaiseen kertomukseen pelkästään suojaavista peptideistä. Nuorella tutkimusalalla tällaiset ristiriidat ovat tavallisia, ja siksi yksittäiseen tutkimukseen kannattaa suhtautua varauksella.

Onko SS-31 mitokondriaalinen peptidi?

Ei ole. SS-31, toiselta nimeltään elamipretidi, on synteettinen tetrapeptidi eli neljän aminohapon peptidi. Mikään perimä ei koodaa sitä, vaan se on suunniteltu lääkekemian tutkimusohjelmassa. Se kuuluu samaan aihepiiriin, koska se kohdistuu mitokondrioihin.

SS-31:n tunnusmerkki on sitoutuminen kardiolipiiniin. Kardiolipiini on fosfolipidi, jota on lähes yksinomaan mitokondrion sisäkalvolla ja jota kalvon poimujen eli kristojen rakenne tarvitsee. SS-31:tä on tutkittu muun muassa munuaisten iskemiamalleissa ja bioenergetiikan malleissa. Elamipretidiä on tutkittu myös rekisteröidyissä kliinisissä tutkimuksissa mitokondriotaudeissa, mutta tutkimusvaihe ei tarkoita myyntilupaa.

Tutkimuskäyttöön tarkoitettu SS-31 toimitetaan kylmäkuivattuna jauheena, ja erän tiedot löytyvät analyysitodistuksesta.

Miten MOTS-c ja SS-31 eroavat toisistaan?

Ero on helppo muistaa: MOTS-c:tä tutkitaan viestinä, SS-31:tä rakenteena. MOTS-c poistuu mitokondriosta ja muuttaa tuman toimintaa. SS-31 pysyy sisäkalvolla ja muuttaa paikallista lipidi- ja proteiiniympäristöä. Jos tutkimus käsittelee niitä keskenään vaihdettavina mitokondriopeptideinä, se todennäköisesti mittaa kahta eri asiaa.

Kokoero näkyy myös laboratoriossa. SS-31 sisältää epätavallisia aminohappoja, kuten D-arginiinin ja dimetyloidun tyrosiinin, mikä kannattaa huomioida massaspektrometrisessa tunnistuksessa.

Miksi mitokondriaalisia peptidejä tutkitaan ikääntymisen yhteydessä?

Osa tutkimuksista on havainnoivia: niissä on mitattu veren MOTS-c-pitoisuuksia eri ikäryhmissä, ja julkaisuissa on kuvattu pitoisuuksien laskevan iän myötä. Tällainen havainto on korrelaatio. Se ei kerro, onko lasku syy, seuraus vai pelkkä sivuilmiö.

Toinen tutkimuslinja liittyy solujen vanhenemiseen eli senesenssiin, jossa tulokset ovat vaihdelleet. Vanhenevia soluja ja niihin kohdistuvia tutkimusyhdisteitä käsitellään artikkelissa FOXO4-DRI ja senolyytit. Mitokondrioiden toimintahäiriötä pidetään tutkimuksessa yhtenä mahdollisena vanhenevan solun syntyyn vaikuttavana tekijänä, minkä vuoksi aiheet kulkevat usein rinnakkain.

Mitä tutkimus ei vielä kerro?

Kaikki edellä kuvattu perustuu solu- ja eläinkokeisiin sekä havainnoiviin aineistoihin, joissa veren peptidipitoisuuksia on verrattu ikään. Tulokset kertovat, mitä kontrolloiduissa koeoloissa on mitattu. Ne eivät kerro vaikutuksista ihmisiin.

Solutyyppi, eläinkanta, pitoisuus, altistuksen kesto ja mittausmenetelmä vaikuttavat kaikki tuloksiin. Luotettavampi kuva syntyy, kun lukee useita tutkimuksia ja katsausartikkeleita eikä nojaa yhteen.

Miten tutkimuspeptidejä säilytetään laboratoriossa?

• Suljetut pullot pidetään kylmässä ja valolta suojattuina. MOTS-c:n ja SS-31:n tuotetiedoissa säilytyslämpötila on 2–8 °C. Pidempään säilytykseen laboratoriot käyttävät usein –20 °C:ta.
• Pullon annetaan lämmetä huoneenlämpöön ennen avaamista, jotta kosteus ei tiivisty kylmään jauheeseen.
• Liuotin valitaan peptidin mukaan. Vaihtoehtoja verrataan artikkelissa bakteriostaattinen vesi vai etikkahappo.
• Liuos jaetaan kertakäyttöisiin eriin, koska toistuva jäädytys ja sulatus on yksi yleisimmistä hajoamisen syistä.
• Eränumero ja liuotuspäivä kirjataan. Lisää aiheesta oppaassa peptidien säilytys laboratoriossa.

Ovatko mitokondriaaliset peptidit dopingaineita?

Tämän alueen peptidit kuuluvat usein Maailman antidopingtoimiston WADA:n kieltolistan laajoihin luokkiin, kuten peptidihormoneihin, kasvutekijöihin ja aineenvaihdunnan muuntajiin. Luokkien määritelmät päivitetään vuosittain. Jos työ liittyy urheiluun tai kilpailutoimintaan, tarkista tilanne aina voimassa olevasta kieltolistasta eikä toisen käden yhteenvedoista.

Mitä PureChems toimittaa?

Kolmannen osapuolen laboratorio tarkistaa jokaisen erän HPLC:llä ja massaspektrometrialla, ja puhtaus on vähintään 99 %. Jokaisesta erästä on analyysitodistus (COA). Lähetykset lähtevät EU:n sisältä seurattuina ja huomaamattomasti pakattuina, ja maksaa voi kortilla, Google Paylla tai kryptovaluutalla. Toimittajan valinnasta kerrotaan oppaassa osta tutkimuspeptidit.

Usein kysytyt kysymykset

Mikä tekee peptidistä mitokondriaalisen?

Peptidin täytyy koodautua mitokondrion DNA:ssa eikä tuman perimässä. Humanin ja MOTS-c täyttävät määritelmän. SS-31 kohdistuu mitokondrioihin, mutta se on synteettinen.

Mikä on SS-31:n toinen nimi?

Elamipretidi. Kirjallisuudessa siitä on käytetty myös aiempaa koodia MTP-131.

Ovatko MOTS-c tai Humanin hyväksyttyjä lääkkeitä?

Eivät. Kummallakaan ei ole myyntilupaa EU:ssa eikä muualla. Ne ovat laboratoriotutkimuksen kohteita.

Miksi tutkimustulokset ovat osin ristiriitaisia?

Ala on nuori ja koemallit vaihtelevat paljon. Solujen vanhenemista koskevissa tutkimuksissa samat peptidit ovat näyttäneet joissain malleissa suojaavilta ja toisissa tulehdusta lisääviltä.

Miten tutkimuspeptidin laatu varmistetaan?

Erän analyysitodistuksesta: HPLC kertoo puhtauden ja massaspektrometria tunnistaa molekyylin. Ohjeet löytyvät artikkelista näin luet peptidin puhtaustodistuksen.

Miten liuotettu peptidi säilytetään?

Kertakäyttöisinä erinä –20 °C:ssa tai kylmemmässä, valolta suojattuna, ja jokainen erä sulatetaan vain kerran. Liuos on paljon jauhetta herkempi, joten useimmat laboratoriot liuottavat kerralla vain sen määrän, jonka koe vaatii.

Vain tutkimuskäyttöön. Ei tarkoitettu ihmisten tai eläinten nautittavaksi.