ผลของ2-เมท็อกซี่-1, 4-แนพโทควิโนน ที่มีต่อกระบวนการหายใจของไมโตคอนเดรีย

Abstract

2-methoxy-1,4-naphthoquinone (MNQ) เป็นสารประกอบที่สกัดได้จากใบของต้นเทียนบ้าน (Impatiens balsamina) เมื่อทำการศึกษาผลต่อการทำงานของไมโตคอนเดรีย ที่เตรียมจากตับของหนูชาว พบว่า มีผลกระตุ้นการหายใจ state 4 คล้าย classical uncoupler ไม่ว่าจะใช้สับสเตรทเป็น glutamate + malate หรือ succinate โดยมีลักษณะเป็นแบบ dose dependent แต่กลไกในการออกฤทธิ์กระตุ้นการหายใจ state 4 ต่างจาก classical uncoupler คือ MNQ ไม่สามารถกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ ATPase แสดงว่า MNQ ไม่ได้ทำหน้าที่เป็น proton – ionophore เช่นเดียวกับ classical uncoupler และคุณสมบัติที่ต่างออกไปอีกคือในกรณีที่ใช้ glutamate + malate เป็นสับสเตรท MNQ สามารถกระตุ้นการหายใจ state 4 ได้แม้ว่าจะมี rotenone ซึ่งเป็น site I inhibitor และถ้ามี antimycin ซึ่งเป็น site II inhibitor พบว่า antimycin สามารถยับยั้งฤทธิ์ของ MNQ ได้เพียงบางส่วน ส่วนกรณีที่ใช้ succinate เป็นสับสเตรท rotenone กลับสามารถยับยั้งผลของ MNQ ในการกระตุ้นการหายใจ state 4 ได้ รวมทั้ง antimycin ก็สามารถยับยั้งผลของ MNQ ได้ในลักษณะที่เพิ่มขึ้นตามเวลาที่ผ่านไป จากผลการทดลองดังกล่าวทำให้ทราบว่าการกระตุ้นการหายใจ state 4 ของ MNQ เนื่องมาจาก MNQ สามารถรับอิเลคตรอนจาก NAD⁺ – linked substrate ในตำแหน่งก่อนหน้าที่ rotenone ยับยั้งและส่งอิเลคตรอนเข้าสู่วิถีการการส่งผ่านอิเลคตรอนปกติในตำแหน่งก่อนหน้าและหลังตำแหน่งซึ่ง antimycin ยับยั้ง ซึ่งการส่งผ่านอิเลคตรอนหลังจากนั้นจะมีการควบคู่ (couple) กับการสร้าง ATP ซึ่งถูกยับยั้งโดย oligomycin ได้ ส่วนในกรณีการส่งอิเลคตรอนจาก succinate จะส่งอิเลคตรอนในทิศทางย้อนกลับ (reversal pathway) ซึ่ง rotenone ยับยั้งได้ ส่วนการที่ antimycin ยับยั้งได้ด้วยนั้นเนื่องจาก antimycin ขัดขวางการสร้างพลังงานซึ่งเป็นตัวผลักดันให้มีการส่งผ่านอิเลคตรอนในทิศทางย้อนกลับ ส่วนผลของอนุพันธ์อื่น ๆ คือ lawsone และ menadione พบว่ามีผลกระตุ้นการหายใจใน state 4 ได้เช่นเดียวกับ MNQ แต่ในขนาดที่น้อยกว่ามาก และเมื่อให้ MNQ ร่วมกับอนุพันธ์ทั้งสองชนิด ทำให้ผลในการกระตุ้นการหายใจ state 4 ของ MNQ ลดลงและการศึกษาใน yeast cell และไมโตคอนเดรียที่เตรียมจาก Saccharomyces cerevisise ได้ผลสอดคล้องกับผลการศึกษาที่ทำกับไมโตคอนเดรียที่เตรียมจากตับของหนูขาว