Bistability of Mitochondrial Respiration Underlies Paradoxical Reactive Oxygen Species Generation Induced by Anoxia

活性氧 线粒体 氧化应激 生物物理学 双稳态 机制(生物学) 呼吸链 细胞呼吸 电子传输链 呼吸 线粒体呼吸链 氧化还原 氧气 氧化磷酸化 化学 稳态(化学) 生物系统 细胞生物学 生物 生物化学 物理 解剖 量子力学 物理化学 有机化学
作者
Vitaly A. Selivanov,Tatyana V. Votyakova,Jennifer A. Zeak,Massimo Trucco,Josep Roca,Marta Cascante
出处
期刊:PLOS Computational Biology [Public Library of Science]
卷期号:5 (12): e1000619-e1000619 被引量:60
标识
DOI:10.1371/journal.pcbi.1000619
摘要

Increased production of reactive oxygen species (ROS) in mitochondria underlies major systemic diseases, and this clinical problem stimulates a great scientific interest in the mechanism of ROS generation. However, the mechanism of hypoxia-induced change in ROS production is not fully understood. To mathematically analyze this mechanism in details, taking into consideration all the possible redox states formed in the process of electron transport, even for respiratory complex III, a system of hundreds of differential equations must be constructed. Aimed to facilitate such tasks, we developed a new methodology of modeling, which resides in the automated construction of large sets of differential equations. The detailed modeling of electron transport in mitochondria allowed for the identification of two steady state modes of operation (bistability) of respiratory complex III at the same microenvironmental conditions. Various perturbations could induce the transition of respiratory chain from one steady state to another. While normally complex III is in a low ROS producing mode, temporal anoxia could switch it to a high ROS producing state, which persists after the return to normal oxygen supply. This prediction, which we qualitatively validated experimentally, explains the mechanism of anoxia-induced cell damage. Recognition of bistability of complex III operation may enable novel therapeutic strategies for oxidative stress and our method of modeling could be widely used in systems biology studies.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
悄悄完成签到,获得积分10
1秒前
某云发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
欧气青年完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
zz完成签到 ,获得积分10
2秒前
3秒前
义气的衬衫完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
erhan7发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
5秒前
6秒前
Vaseegara发布了新的文献求助10
6秒前
飘逸楷瑞发布了新的文献求助20
6秒前
Casper1完成签到,获得积分10
6秒前
李哈哈完成签到,获得积分20
6秒前
7秒前
7秒前
Xavier完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
姜姜姜姜完成签到 ,获得积分10
8秒前
Xiang发布了新的文献求助30
9秒前
水告完成签到,获得积分10
10秒前
百芜芽完成签到,获得积分10
11秒前
段非非发布了新的文献求助10
11秒前
墨清烟完成签到 ,获得积分10
12秒前
钟钟完成签到,获得积分10
12秒前
Song完成签到 ,获得积分0
12秒前
Lynn发布了新的文献求助10
13秒前
hhh完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
zakery发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
默默的XJ完成签到,获得积分10
17秒前
Xiang完成签到,获得积分10
17秒前
斯文乐蓉完成签到,获得积分10
17秒前
xing发布了新的文献求助10
17秒前
七小七完成签到 ,获得积分10
17秒前
小小久发布了新的文献求助30
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
APA handbook of comparative psychology: Basic concepts, methods, neural substrate, and behavior 1000
Child and Adolescent Mental Health 600
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
Römisch-Germanische Forschungen 500
Electric machines: theory, operating applications, and controls 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7600510
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9176672
关于积分的说明 19649622
捐赠科研通 7176405
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3268716
关于科研通互助平台的介绍 2433062
邀请新用户注册赠送积分活动 2262269