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Ao estudar mutações em leveduras e células humanas, os cientistas da Johns Hopkins Medicine dizem ter descoberto que as ligações bioquímicas entre gorduras e proteínas na mitocôndria, a central eléctrica da célula, desempenham um papel crucial na forma como as nossas células produzem energia.
Os resultados do estudo, publicados em 5 de junho em O Jornal EMBOlançam nova luz, dizem os pesquisadores, sobre a forma como as membranas mitocondriais alteradas encontradas em pessoas com doenças metabólicas como a síndrome de Barth, uma doença genética rara que enfraquece o coração, não conseguem permitir a produção de energia celular.
O metabolismo é um conjunto de reações bioquímicas fundamentais para produzir energia para alimentar a vida e para se livrar de substâncias que o corpo não precisa mais. As doenças metabólicas incluem formas de colesterol elevado que ocorrem nas famílias. Aproximadamente um em cada três adultos tem alguma forma de síndrome metabólica, de acordo com o National Heart, Lung, and Blood Institute.
Com base em pesquisas anteriores, os cientistas da Johns Hopkins procuraram compreender melhor a interação de dois componentes na membrana mitocondrial: cardiolipina, um composto graxo, ou lipídio, e proteínas que transportam os blocos de construção do trifosfato de adenosina, ou ATP, uma molécula de energia produzida pelas mitocôndrias que alimentam o metabolismo celular.
“No futuro, uma melhor compreensão das interações proteína-lipídio poderia ajudar os pesquisadores a encontrar novos alvos terapêuticos para uma ampla gama de doenças metabólicas, incluindo a síndrome de Barth”, diz o autor sênior Steven Claypool, Ph.D., professor de fisiologia no Johns Escola de Medicina da Universidade Hopkins.
Ele diz que estudos anteriores sugeriram que é provável que as interações proteína-lipídio nas membranas mitocondriais desempenhem um papel importante na regulação das atividades poderosas das mitocôndrias.
Os pesquisadores conduziram seus experimentos em amostras de leveduras com mutações, ou alterações, em uma proteína de membrana mitocondrial chamada AAC e amostras de células humanas que modelaram uma pessoa com uma mutação na proteína ANT1 que foi diagnosticada com doença metabólica, cujos sintomas incluem fraqueza. no coração e nos músculos esqueléticos, intolerância ao exercício e hiperlactatemia ou níveis elevados de lactato no sangue.
A proteína da levedura, AAC, é equivalente à ANT em humanos, diz Claypool.
Observando três áreas onde a cardiolipina se liga às proteínas AAC na levedura, Claypool e os seus colegas descobriram que quando introduziram mutações no AAC2 para interromper estas interações, a cardiolipina já não conseguia ligar-se à proteína, o que enfraqueceu a sua estrutura e diminuiu a sua função.
Da mesma forma, no modelo celular da pessoa com mutações em ANT1, a estrutura da proteína foi enfraquecida, limitando a sua capacidade de transportar ATP através da membrana mitocondrial.
“Essas descobertas indicam que quando a interação entre a cardiolipina e as proteínas é interrompida, todo o processo que faz das mitocôndrias nossa potência é interrompido”, diz a primeira autora Nanami Senoo, Ph.D., pós-doutoranda no laboratório de Claypool.
Claypool diz que poucos estudos detalharam as interações individuais entre proteínas e lipídios, e muitos mais experimentos serão necessários para “compreender todo o complemento de mecanismos e funções que essas interações desempenham na membrana”.
As membranas mitocondriais contêm muitas proteínas, muitas das quais associadas a lipídios.
“Esta descoberta abre novas possibilidades para a compreensão das complexidades de como as nossas células produzem energia”, diz Claypool. “No futuro, pretendemos explorar como outras interações proteína-lipídio contribuem para a produção de energia”.
Outros cientistas que contribuíram para o estudo incluem Matthew G. Baile, Oluwaseun B. Ogunbona, James A. Saba, Teona Munteanu, Yllka Valdez, Kevin Whited e Macie S. Sheridan da Johns Hopkins; Dinesh K. Chinthapalli, Bodhisattva Saha, Abraham O. Oluwole, Dror Chorev e Carol V. Robinson da Universidade de Oxford; Vinaya K. Golla, Nathan N. Alder e Eric R. May da Universidade de Connecticut.
O financiamento para este estudo foi fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde (R01HL108882, R01HL165729, R35GM119762, T32GM007445 e T32GM136577), pela American Heart Association, pela Uehara Memorial Foundation, pela Barth Syndrome Foundation e pela Royal Society Newton International Fellowship.
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