Giải mã cách vitamin B5 cung cấp năng lượng cho tế bào

Các nhà khoa học đã giải quyết một bí ẩn sinh học tồn tại trong nhiều năm liên quan đến cách một phân tử quan trọng từ vitamin B5 đi vào ty thể – trung tâm sản xuất năng lượng của tế bào.

Nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học tại Yale School of Medicine và công bố trên tạp chí Nature Metabolism.

Coenzyme A – phân tử quan trọng cho chuyển hóa

Trong cơ thể con người, vitamin B5 được sử dụng để tạo ra một phân tử quan trọng gọi là coenzyme A (CoA).

CoA đóng vai trò thiết yếu trong quá trình chuyển hóa của tế bào, bao gồm:

• sản xuất năng lượng
• chuyển hóa chất béo
• chuyển hóa carbohydrate
• tổng hợp và phân giải nhiều hợp chất sinh học

Nếu cơ thể không sản xuất đủ CoA hoặc không sử dụng được phân tử này đúng cách, nhiều hệ cơ quan trong cơ thể có thể bị ảnh hưởng.

Ty thể – “nhà máy năng lượng” của tế bào

Phần lớn CoA trong tế bào – khoảng 95% – được tìm thấy trong ty thể (mitochondria).

Ty thể là cấu trúc chịu trách nhiệm:

• sản xuất năng lượng cho tế bào
• điều hòa chuyển hóa
• kiểm soát nhiều phản ứng sinh học quan trọng

Tuy nhiên, trong nhiều năm, các nhà khoa học vẫn chưa hiểu rõ CoA được vận chuyển vào ty thể bằng cách nào.

Phát hiện hệ thống vận chuyển CoA

Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã xác định được hệ thống vận chuyển phân tử giúp CoA đi vào ty thể.

Để thực hiện điều này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một phương pháp phân tích mới sử dụng khối phổ (mass spectrometry).

Phương pháp này cho phép các nhà khoa học theo dõi các hợp chất liên quan đến CoA trong tế bào.

Kết quả cho thấy:

• các tế bào chứa 33 loại hợp chất liên quan đến CoA
• trong đó 23 loại được tìm thấy trong ty thể

Các thí nghiệm tiếp theo cho thấy khi các protein vận chuyển bị loại bỏ, lượng CoA trong ty thể giảm mạnh.

Điều này chứng minh rằng CoA được vận chuyển từ bên ngoài vào ty thể thông qua các hệ thống vận chuyển đặc biệt.

Ý nghĩa đối với bệnh lý

Hiểu được cơ chế vận chuyển CoA có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về nhiều bệnh liên quan đến chuyển hóa và ty thể.

Các nghiên cứu trước đây cho thấy đột biến trong các gen liên quan đến CoA có thể gây ra nhiều rối loạn, bao gồm:

• các bệnh thoái hóa thần kinh
• rối loạn chuyển hóa
• encephalomyopathy (một bệnh ảnh hưởng đến não và cơ)

Những rối loạn này có thể gây ra các triệu chứng như:

• chậm phát triển
• co giật
• giảm trương lực cơ

Hướng nghiên cứu trong tương lai

Sau phát hiện này, các nhà khoa học đang tiếp tục nghiên cứu cách CoA được điều hòa trong các loại tế bào khác nhau, đặc biệt là tế bào thần kinh.

Mục tiêu của các nghiên cứu tiếp theo là:

• hiểu rõ cách CoA ảnh hưởng đến chức năng não
• xác định vai trò của chuyển hóa ty thể trong các bệnh thần kinh
• phát triển các phương pháp chẩn đoán và điều trị mới

Kết luận

Phát hiện mới về cơ chế vận chuyển coenzyme A vào ty thể đã giải quyết một câu hỏi quan trọng trong sinh học tế bào.

Hiểu rõ cách các tế bào vận chuyển và sử dụng CoA không chỉ giúp làm sáng tỏ các quá trình chuyển hóa cơ bản mà còn có thể mở ra những hướng tiếp cận mới trong điều trị các bệnh liên quan đến rối loạn chuyển hóa và ty thể.

Nguồn

DOI: 10.1038/s42255-025-01358-y