Südamelihasraku intratsellulaarruum on kompartmentaliseeritud difusioonitakistuste heterogeense jaotusega. Sellele vihjab energiakandjate, nt ATP, jaotumine erinevatesse rakusisestesse ruumidesse. Muutused energiametabolismis, nt haiguse korral, on seotud muutustega difusioonitakistustes. Senise arusaama järgi peamiseks difusioonitakistuseks on mitokondri välismembraan ja energiametabolism toimub kreatiinkinaaside süsteemi kaudu. Selline energiametabolismi kirjeldus ei pruugi olla piisav nagu näitavad järgmised tõendid: difusioonitakistused grupeerivad mitokondri ja ATPaasid üheks siseruumiks; ATP difusioon võib omada suuremat osakaalu kui transport läbi kreatiinkinaaside süsteemi; kreatiini puudus hiire südames ei muuda selle sooritusvõimet.
Antud teemas kasutame eksperimentaalseid ja matemaatilise modeleerimise meetodeid, et
- identifitseerida difusioonitakistused tsütosoolis,
- määratleda rakusisese kompartmentatsiooni ja kreatiinkinaaside roll energiametabolismis.
Cardiomyocytes have separate pools of high-energy phosphates indicating that diffusion restrictions compartmentalize the intracellular environment. In disease, changes in energy transfer limiting cardiac performance is associated with compartmentation changes. The current belief is that the mitochondrial outer membrane is the principal diffusion obstacle suggesting a prominent role of the creatine kinase (CK) system in energy transfer. However, newer findings show that there are other diffusion obstacles that group mitochondria with ATPases. This, and the following, challenges the role of the CK system in energy transfer: the CK shuttle can be bypassed by ATP diffusion; creatine-deficient mice have unaltered maximal exercise capacity with no noticeable metabolic adaptations. In this topic, we will combine experimental and modeling techniques to
- identify the cytosolic diffusion obstacles;
- determine the role of intracellular compartmentation and the CK system in energy transfer.