As mitocôndrias são frequentemente chamadas de potências da célula porque produzem a energia que o corpo precisa para funcionar. Estas pequenas estruturas ajustam constantemente a sua atividade dependendo da quantidade de energia que as células necessitam. Os cientistas sabem há muito tempo que os nutrientes afetam este processo, mas ainda não está claro como as células percebem e respondem a esses nutrientes.
Agora, investigadores da Universidade de Colónia descobriram um novo mecanismo que mostra como o aminoácido leucina pode aumentar o desempenho mitocondrial. Os seus resultados mostram que a leucina ajuda a preservar proteínas importantes envolvidas na produção de energia, permitindo que as células produzam energia de forma mais eficiente. O estudo, liderado pelo Prof. Torsten Hoppe do Instituto de Genética e Cluster de Excelência em Pesquisa do Envelhecimento do CECAD, foi publicado em Natureza da Biologia Celular intitulado “Leucina inibe a degradação de proteínas da membrana externa mitocondrial para adaptar a respiração mitocondrial”.
Como a leucina suporta a energia das células
A leucina é um aminoácido essencial, ou seja, o corpo não consegue produzi-lo sozinho e deve provir dos alimentos. Geralmente é encontrado em alimentos ricos em proteínas, incluindo carne, laticínios, feijão e lentilha. Embora a leucina já seja conhecida pelo seu papel na construção de proteínas, novas pesquisas revelaram outra função importante.
A equipe descobriu que a leucina previne a quebra de certas proteínas localizadas na superfície externa das mitocôndrias. Estas proteínas ajudam a transportar moléculas metabólicas importantes para as mitocôndrias para que a produção de energia possa continuar de forma eficiente. Ao proteger estas proteínas da degradação, a leucina permite que as mitocôndrias funcionem a um nível mais elevado e ajuda as células a satisfazer as crescentes exigências energéticas.
“Ficamos entusiasmados ao ver que o estado nutricional da célula, especialmente o nível de leucina, afeta diretamente a produção de energia”, disse o Dr. Qiaochu Li, primeiro autor do estudo. “Este mecanismo permite que as células se adaptem rapidamente ao aumento da demanda energética durante períodos de abundância de nutrientes”.
Papel do SEL1L na produção de energia
Os investigadores também identificaram uma proteína chave chamada SEL1L que ajuda a regular este processo. Em condições normais, o SEL1L atua como parte do sistema de controle de qualidade da célula, identificando proteínas danificadas ou mal dobradas e marcando-as para destruição.
Segundo o estudo, a leucina parece suprimir a atividade do SEL1L. Como resultado, menos proteínas mitocondriais são quebradas, o que aumenta a eficiência mitocondrial e aumenta a produção de energia celular.
“A modulação dos níveis de leucina e SEL1L pode ser uma estratégia para aumentar a produção de energia”, acrescentou Li. “No entanto, é importante proceder com cautela. SEL1L também desempenha um papel crítico na prevenção do acúmulo de proteínas danificadas, o que é essencial para a saúde celular a longo prazo.”
Possíveis ligações com câncer e doenças metabólicas
Para compreender melhor o impacto mais amplo da descoberta, os investigadores examinaram os efeitos metabólicos da leucina em pequenas lombrigas. Caenorhabditis elegans. Eles descobriram que problemas com a degradação da leucina podem danificar a função mitocondrial e até causar problemas de fertilidade.
A equipe também estudou células humanas de câncer de pulmão e descobriu que certas mutações relacionadas ao câncer que afetam o metabolismo da leucina pareciam melhorar a sobrevivência das células cancerígenas. A descoberta sugere que esta via pode desempenhar um papel importante na futura investigação do cancro e no desenvolvimento de terapias.
No geral, o estudo fornece novas evidências de que os nutrientes fazem muito mais do que apenas nutrir o corpo. Eles também influenciam ativamente a forma como as células geram e gerenciam energia em nível molecular. Ao descobrir como a leucina regula a atividade das mitocôndrias, os investigadores acreditam que o seu trabalho poderá eventualmente ajudar a criar novos tratamentos para distúrbios metabólicos, cancro e outras doenças relacionadas com a produção deficiente de energia.
A pesquisa foi apoiada pela Estratégia Alemã de Excelência através do CECAD, vários centros de pesquisa colaborativos financiados pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG), a Bolsa Avançada do Conselho Europeu de Pesquisa “Estratégias Celulares para Controle de Qualidade de Proteínas – Degradação” (CellularPQCD) e a Fundação Alexander von Humboldt.
