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Pesquisadores do Centro de Regulação Genômica (CRG) em Barcelona descobriram um mecanismo envolvendo ribossomos que ajuda o coração a alternar entre um ‘modo de manutenção regular’ para a função do dia-a-dia e um ‘modo de aumento de energia’ que ajuda na recuperação de altas – situações de demanda, incluindo ataques cardíacos. As descobertas são publicadas em um ‘Breakthrough Article’ na revista Pesquisa de Ácidos Nucleicos.
Os ribossomos são as fábricas moleculares que fabricam proteínas em todas as células vivas. Historicamente, eles foram percebidos como burros de carga simples, mas vitais, que não possuem a capacidade de regular a função de uma célula. No entanto, há evidências crescentes de que essas unidades fundamentais – que vêm em diferentes formatos e formas – realizam tarefas especializadas, que ainda precisam ser descobertas.
Usando diferentes técnicas experimentais e tecnologias de sequenciamento de última geração, os pesquisadores descobriram que os cardiomiócitos, células responsáveis pela contração do coração, e as células musculares esqueléticas, que estão conectadas aos ossos e são essenciais para força e movimento, têm diferentes tipos de ribossomos em comparação com todos os outros tipos de células do corpo.
“Por muito tempo, pensamos que os ribossomos eram os mesmos em todas as células do corpo humano. Isso os torna alvos de drogas impraticáveis, pois você pode curar uma parte do corpo enquanto danifica muitas outras. A existência de ribossomos especializados e sua especificidade para cardíacas e musculares é um ponto de inflexão, pois possibilita o desenvolvimento de medicamentos direcionados a ribossomos específicos para o tratamento de doenças cardiovasculares”, explica a Dra. Eva Novoa, autora correspondente do estudo e pesquisadora do Centro de Regulação Genômica.
Os ribossomos são feitos de proteínas. Enquanto os ribossomos na maioria das células humanas contêm proteína ribossômica L3 (RPL3), os ribossomos nos cardiomiócitos e nas células musculares esqueléticas contêm proteína ribossômica semelhante a L3 (RPL3L). A diferença crucial entre as proteínas, que compartilham 77% de sua sequência de aminoácidos, é sua cauda. O estudo mostra que as células usarão exclusivamente uma proteína ou outra. Qualquer que seja a proteína que acaba sendo usada, a cauda correspondente se projeta na superfície do ribossomo, mudando sua forma e superfície, o que, por sua vez, afeta a forma como ela se liga a outras proteínas e receptores.
Os pesquisadores descobriram que os ribossomos de cardiomiócitos e músculos esqueléticos não mostraram nenhum benefício em termos de síntese de proteínas em comparação com outros ribossomos. No entanto, os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir que a eliminação do gene RPL3L em camundongos mostrou cardiomiócitos e células musculares esqueléticas criando ribossomos com RPL3. Em contraste, nocautear RPL3 foi letal.
Os pesquisadores descobriram que esse novo mecanismo de compensação também ocorreu naturalmente em resposta a um ataque cardíaco ou infarto do miocárdio, com os cardiomiócitos substituindo todo o estoque existente de ribossomos contendo RPL3L por ribossomos contendo RPL3. A forma diferente dos novos ribossomos permite que eles façam contato físico com as mitocôndrias, as baterias das células, e aumenta significativamente a produção de ATP, a moeda universal usada para energia. O efeito foi detectado dentro de seis horas após o infarto e atingiu o pico após 72 horas.
Esse mecanismo de substituição de ribossomos também ocorre durante a hipertrofia cardíaca, uma resposta do coração ao aumento da carga de trabalho que pode ser fisiológica, como após o exercício, ou patológica, devido à doença. Os ribossomos contendo RPL3 nos cardiomiócitos atingem o pico após 96 horas em resposta à hipertrofia cardíaca.
O estudo fornece algumas pistas de por que o coração e o músculo usam RPL3L para ribossomos em primeiro lugar. Os pesquisadores descobriram que o RPL3L está presente apenas nos ribossomos dos cardiomiócitos adultos, enquanto os tecidos fetais usam exclusivamente o RPL3. Ao mesmo tempo, camundongos sem RPL3L tiveram menor massa muscular magra às 55 semanas de idade em comparação com camundongos com RPL3L.
“Quando nascemos, nossos corações precisam de muita energia para crescer. Nesse ponto, os cardiomiócitos expressam apenas RPL3, trocando para RPL3L apenas quando o coração está totalmente maduro. Não sabemos exatamente por quê, mas as células podem estar fazendo o mudar para ajustar a atividade mitocondrial em condições de repouso e possivelmente diminuir os níveis de radicais livres, subprodutos perigosos do metabolismo mitocondrial. Isso poderia explicar como o coração equilibra delicadamente dois modos diferentes – um em que os ribossomos aumentam os níveis de energia e outro em que o coração é mantido em modo de manutenção”, explica o primeiro autor do estudo e doutorando Ivan Milenkovic.
A descoberta desse mecanismo pode ser explorada para melhorar a saúde e a função cardíaca e estabelece os ribossomos como uma nova fronteira para estratégias terapêuticas que previnem ou curam danos ao coração. Os pesquisadores agora estão pesquisando os mecanismos moleculares com mais detalhes para distinguir hipertrofia cardíaca patológica e fisiológica, incluindo experimentos de exercícios com camundongos para avaliar como a presença ou ausência de RPL3L em cardiomiócitos afeta o desempenho físico.
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