Descoberto o que mantém os armazéns celulares cheios de energia

O mecanismo descoberto envolve o combustível usado pelas células em condições normais e se baseia em uma transferência contínua de cálcio.

taniager

27 Julho 2010 | 20h05

Mitocôndrias (alaranjado) em estreito contato com o retículo endoplasmático. Os flashes (amarelo) são a liberação localizada de cálcio através do receptor IP3 do retículo endoplasmático, que é ocupado pelas mitocôndrias para promover a produção de ATP. A imagem é uma versão modificada do trabalho artístico de Odra Noel, com sua permissão. Crédito: cortesia da Universidade da Pennsylvania.

Mitocôndrias (alaranjado) em estreito contato com o retículo endoplasmático. Os flashes (amarelo) são a liberação localizada de cálcio através do receptor IP3 do retículo endoplasmático, que é ocupado pelas mitocôndrias para promover a produção de ATP. A imagem é uma versão modificada do trabalho artístico de Odra Noel, com sua permissão. Crédito: cortesia da Universidade da Pennsylvania.

Pesquisadores da Faculdade de Medicina da Universidade da Pennsylvania desvendaram o mecanismo biológico da célula que impede sua própria  canibalização pelo combustível. O mecanismo envolve o combustível usado pelas células em condições normais e se baseia em uma transferência contínua de cálcio entre dois componentes celulares através de um canal de íons. Sem esta transferência, as células começam a consumir a si próprias como uma forma de obter energia suficiente.

“Metabolismo alterado é uma característica de muitas doenças, bem como envelhecimento,” diz o autor sênior J. Kevin Foskett, professor de fisiologia. “A definição deste mecanismo essencial para a regulação da energia celular  terá implicações para uma ampla variedade de processos fisiológicos e doenças”. O artigo foi publicado na edição mais recente da revista Cell.

A maioria das células saudáveis do corpo dependem de um complicado processo chamado fosforilação oxidativa para produzir combustível ATP. O conhecimento sobre como o ATP é produzidopelas mitocôndrias da célula, o armazém de energia, é importante para a compreensão do metabolismo normal da célula, e fornecerá insights sobre metabolismo anormal de células, como no caso do câncer.

Foskett e colegas descobriram que um sistema de controle fundamental para regular o ATP é uma transferência contínua de cálcio do retículo endoplasmático  para as mitocôndrias.  

O retículo endoplasmático é o grande reservatório de cálcio nas células. O cálcio armazenado é liberado para as mitocôndrias adjacentes através de um canal de óns de cálcio chamado de receptor IP3. Os pesquisadores descobriram que esta libertação de cálcio ocorre em um nível baixo o tempo todo.

Quando os pesquisadores interferiram na entrega de cálcio, usando métodos genéticos ou farmacológicos, as mitocôndrias foram incapazes de produzir ATP suficiente para satisfazer as necessidades da célula. Isso indica que as mitocôndrias dependem da transferência contínua de cálcio para fazer bastante ATP de modo a sustentar o metabolismo celular normal.  
Na ausência dessa transferência, as mitocôndrias não produzem ATP suficiente,o que desencadeia um processo extremo de sobrevivência de célula chamado autofagia, ou comer a si mesmo.  

“Descobrimos que esta autofagia em resposta à falta de transferência de cálcio parece funcionar em muitos tipos de células, incluindo hepatócitos do fígado, células de músculo liso vascular e várias linhas de células cultivadas”,  diz Foskett.

Autofagia é importante para limpar as proteínas agregadas de células, por exemplo, em doenças neurodegenerativas, e desempenha um papel no câncer e hipertensão.O receptor IP3 desempenha um papel importante na regulação da morte celular programada, um processo que é subvertido em muitos tipos de cancer e doenças neurodegenerativas, incluindo as doenças de Alzheimer e de Huntington. O cálcio liberado do receptor IP3 pode estar no nexo da neurodegeneração, no câncer e no papel do metabolismo celular mal sucedido nestas classes amplas de doenças.

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