O corpo produz uma molécula de vitamina B5 que desempenha um papel central no metabolismo (a rede de reações químicas que mantém as células vivas e funcionando). Se o corpo não conseguir produzir esta molécula adequadamente, as consequências podem ser generalizadas. Problemas com a sua produção podem danificar muitos sistemas orgânicos e estão ligados a uma variedade de doenças.
Os cientistas já sabiam que grande parte desta molécula, chamada cofator essencial coenzima A (CoA), é encontrada nas mitocôndrias, as estruturas das células responsáveis pela geração de energia e pela gestão do metabolismo. Na verdade, até 95% do CoA está concentrado nas mitocôndrias. No entanto, os pesquisadores há muito não têm certeza de como o CoA realmente atinge esses centros de energia celular.
Um novo estudo de pesquisadores da Universidade de Yale é publicado em metabolismo naturalrevelaram que o CoA é transportado para as mitocôndrias através de mecanismos celulares específicos. A equipe também identificou os sistemas de transporte responsáveis pela transferência de moléculas para essas estruturas geradoras de energia.
A compreensão deste processo poderia, em última análise, ajudar os cientistas a determinar quando e onde direcionar os tratamentos para doenças associadas à disfunção do CoA.
Como as mitocôndrias importam a coenzima A
Determinar como o CoA atinge as mitocôndrias tem sido um desafio porque a molécula raramente existe sozinha dentro das células. Como cofator, o CoA está ligado a muitas outras moléculas. Quando essas combinações são formadas, elas produzem compostos chamados conjugados de CoA, que possuem estruturas químicas diferentes.
“Isso torna difícil estudar e compreender completamente o CoA”, disse o autor sênior Hongying Shen, Ph.D., professor associado de fisiologia celular e molecular na Escola de Medicina de Yale e membro do Instituto de Biologia de Sistemas do Campus Yale West.
Para superar este obstáculo, o laboratório de Shen desenvolveu uma nova estratégia para analisar toda a gama de conjugados de CoA nas células. O método depende da espectrometria de massa, técnica que permite aos cientistas detectar e medir diferentes moléculas com alta precisão.
Usando este método, a equipe de pesquisa identificou 33 conjugados de CoA em células inteiras e 23 em mitocôndrias.
A próxima questão é se os conjugados de CoA encontrados nas mitocôndrias são produzidos ali ou transportados de outras partes da célula.
Outras experiências forneceram pistas importantes. As enzimas necessárias para produzir CoA estão localizadas principalmente fora das mitocôndrias. Além disso, quando os investigadores criaram células sem o transportador molecular responsável pela movimentação do CoA, a quantidade de CoA nas mitocôndrias caiu drasticamente.
“Essas descobertas apoiam fortemente a ideia de que o CoA é importado para as mitocôndrias e que esses transportadores são necessários para que isso aconteça”, disse Shen.
Por que a coenzima A é importante para doenças
As descobertas melhoram a compreensão dos cientistas sobre como o CoA funciona e como as células o entregam onde é mais necessário. Este conhecimento também fornece informações sobre como a interrupção deste processo pode levar à doença.
Por exemplo, mutações no gene que produz o transportador CoA estão associadas à cerebromiopatia, que pode envolver atrasos no desenvolvimento, epilepsia e hipotonia. Mutações na enzima que ajuda a produzir CoA também têm sido associadas a doenças neurodegenerativas.
Shen e seus colegas estão agora estudando como os níveis de CoA mitocondrial são regulados em tipos específicos de células, como os neurônios. Eles também querem entender como essa questão regulatória contribui para as doenças.
“No contexto de distúrbios cerebrais, como doenças neurodegenerativas e distúrbios psiquiátricos, existe uma visão emergente de que a desregulação do metabolismo mitocondrial é um fator contribuinte”, disse Shen. Ela observou que seu interesse em micronutrientes como a vitamina B5 faz parte de uma longa história de pesquisa sobre metabolismo em Yale, que remonta a mais de um século, ao Dr. Lafayette Mendel, Ph.D.
“Esperamos contribuir para este legado e, com a nossa profunda compreensão do metabolismo celular, esperamos ser capazes de fornecer novas direções para o diagnóstico e potencial tratamento destas doenças no futuro”.
A pesquisa relatada nesta notícia foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde (prêmio R35GM150619) e pela Universidade de Yale. O conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não representa necessariamente a opinião oficial dos Institutos Nacionais de Saúde. Apoio adicional foi fornecido pela Fundação 1907, pela Fundação Rita Allen e pela Klingenstein-Simmons Fellowship.
