Cientistas desvendam o mistério da molécula de vitamina B5 que energiza suas células
O corpo humano produz uma molécula a partir da 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 consegue produzir essa molécula adequadamente, as consequências podem ser variadas. Problemas na produção podem afetar muitos sistemas orgânicos e estão vinculados a várias doenças.
Cientistas já sabiam que a maior parte dessa molécula, conhecida como coenzima A (CoA), que é um cofator essencial, se encontra nas mitocôndrias, estruturas celulares responsáveis pela geração de energia e pela gestão do metabolismo. Na verdade, até 95% da CoA está concentrada nas mitocôndrias. No entanto, pesquisadores há muito tempo não conseguiam esclarecer como a CoA atinge esses centros de energia celular.
Um novo estudo de pesquisadores da Universidade de Yale, publicado na revista Nature Metabolism, revela que a CoA é transportada para as mitocôndrias por meio de mecanismos celulares específicos. A equipe também identificou os sistemas de transporte responsáveis por mover a molécula para essas estruturas que geram energia.
Compreender esse processo pode, eventualmente, ajudar os cientistas a determinar quando e onde os tratamentos devem focar em doenças associadas à disfunção da CoA.
Como as Mitocôndrias Absorvem a Coenzima A
A determinação de como a CoA chega às mitocôndrias tem sido desafiadora, pois a molécula raramente existe sozinha dentro das células. Como cofator, a CoA se liga a muitas outras moléculas. Quando essas combinações se formam, criam compostos conhecidos como conjugados de CoA, que possuem estruturas químicas diferentes.
“Isso dificulta o estudo, pois não se tem uma compreensão holística sobre a CoA”, diz o autor sênior Hongying Shen, PhD, professor associado de fisiologia celular e molecular na Escola de Medicina de Yale e membro do Instituto de Biologia de Sistemas do Campus West da Yale.
Para superar esse obstáculo, o laboratório de Shen desenvolveu uma nova estratégia para analisar a gama completa de conjugados de CoA nas células. O método se baseia na espectrometria de massa, uma tecnologia que permite aos cientistas detectar e medir diferentes moléculas com alta precisão.
Usando essa abordagem, a equipe identificou 33 tipos de conjugados de CoA em células inteiras e 23 tipos especificamente dentro das mitocôndrias.
A próxima pergunta era se os conjugados de CoA encontrados dentro das mitocôndrias eram produzidos lá ou transportados de outro lugar na célula.
Experimentos adicionais forneceram uma pista importante. A enzima necessária para produzir CoA está localizada principalmente fora das mitocôndrias. Além disso, quando os pesquisadores criaram células sem os transportadores moleculares responsáveis por mover a CoA, a quantidade de CoA dentro das mitocôndrias diminuiu drasticamente.
“Essas descobertas apoiam fortemente a ideia de que a CoA está sendo importada para as mitocôndrias, e esses transportadores são essenciais para que isso ocorra”, diz Shen.
A Importância da Coenzima A para Doenças
Os achados melhoram a compreensão dos cientistas sobre como a CoA funciona e como as células a transportam para os locais onde é mais necessária. Esse conhecimento também fornece insights sobre como interrupções nesse processo podem levar a doenças.
Por exemplo, mutações em genes que produzem transportadores de CoA foram associadas à encefalomiopatia, uma condição que pode envolver atrasos no desenvolvimento, epilepsia e tom muscular reduzido. Mutações em enzimas que ajudam a produzir CoA também têm sido relacionadas a doenças neurodegenerativas.
Shen e seus colegas estão agora estudando como os níveis de CoA dentro das mitocôndrias são regulados em tipos celulares específicos, como neurônios. Eles também desejam entender como problemas com essa regulação podem contribuir para doenças.
“No contexto de distúrbios cerebrais, como neurodegeneração e distúrbios psiquiátricos, há uma ideia emergente de que o metabolismo mitocondrial desregulado é um contribuinte”, diz Shen, que observa que seu interesse em micronutrientes como a vitamina B5 faz parte de uma longa história de Yale no estudo do metabolismo, que remonta a mais de um século, a Lafayette Mendel, PhD, antigo professor Sterling de Química Fisiológica, cujas descobertas incluíram a vitamina A e o complexo de vitamina B em meados da década de 1910.
“Esperamos contribuir para esse legado e, com nossa profunda compreensão do metabolismo celular, esperamos poder fornecer novas direções para diagnosticar e, possivelmente, tratar essas doenças no futuro.”
A pesquisa relatada neste artigo foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde (prêmio R35GM150619) e pela Universidade de Yale. O conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não necessariamente representa as visões oficiais dos Institutos Nacionais de Saúde. Apoio adicional foi fornecido pela Fundação 1907, pela Fundação Rita Allen e pela Bolsa Klingenstein-Simons.
