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 conseguir produzir adequadamente esta molécula, as consequências podem ser amplas. Problemas com sua produção podem atrapalhar o funcionamento de muitos sistemas orgânicos e estão associados a diversas doenças.
Os cientistas sabem que a maior parte desta molécula, chamada cofator essencial coenzima A (CoA), é encontrada dentro das mitocôndrias, as estruturas das células responsáveis pela produção de energia e pelo controle do metabolismo. Na verdade, até 95% do CoA está concentrado nas mitocôndrias. Durante muito tempo, porém, os pesquisadores não sabiam como o CoA realmente chegava a esses centros de energia celular.
Um novo estudo realizado por pesquisadores de Yale publicado no Metabolismo da Naturezamostra que o CoA é transportado para as mitocôndrias através de mecanismos celulares específicos. A equipe também identificou os sistemas de transporte responsáveis por mover a molécula para essas estruturas produtoras de energia.
A compreensão deste processo pode, em última análise, ajudar os cientistas a determinar quando e onde os tratamentos devem ser direcionados para doenças associadas à disfunção do CoA.
Como as mitocôndrias importam a coenzima A
Determinar como o CoA atinge as mitocôndrias tem sido difícil porque a molécula raramente existe sozinha nas células. Como cofator, o CoA se liga a muitas outras moléculas. Quando essas combinações são formadas, elas criam compostos conhecidos como conjugados de CoA, que possuem estruturas químicas diferentes.
“Isso torna difícil estudar para ter uma compreensão holística do CoA”, diz o autor sênior Hongying Shen, PhD, professor assistente de fisiologia celular e molecular na Escola de Medicina de Yale e membro do Instituto de Biologia de Sistemas no Campus Oeste de Yale.
Para superar esse obstáculo, o laboratório de Shen desenvolveu uma nova estratégia para analisar todo o espectro de conjugados de CoA nas células. O método é baseado em espectrometria de massa, tecnologia que permite aos cientistas detectar e medir diversas moléculas com alta precisão.
Usando esta abordagem, a equipe identificou 33 tipos de conjugados de CoA em todas as células e 23 tipos especificamente nas mitocôndrias.
A questão seguinte era se os conjugados de CoA encontrados no interior das mitocôndrias eram produzidos ali ou transportados de outras partes da célula.
Outras experiências forneceram uma pista importante. A enzima necessária para a produção de CoA é encontrada principalmente fora das mitocôndrias. Além disso, quando os investigadores criaram células sem os transportadores moleculares responsáveis pela movimentação do CoA, a quantidade de CoA no interior das 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 isso”, diz 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 aos locais onde é mais necessário. Este conhecimento também fornece informações sobre como as interrupções neste processo podem levar à doença.
Por exemplo, mutações em genes que produzem transportadores de CoA têm sido associadas à encefalopatia, uma condição que pode incluir atrasos no desenvolvimento, epilepsia e diminuição do tónus muscular. Mutações nas enzimas que ajudam a produzir CoA também têm sido associadas a doenças neurodegenerativas.
Shen e seus colegas estão agora estudando como os níveis de CoA são regulados dentro das mitocôndrias em certos tipos de células, como os neurônios. Eles também querem saber como os problemas com esta regra podem contribuir para a doença.
“No contexto de distúrbios cerebrais como neurodegeneração e distúrbios psiquiátricos, a ideia é que o metabolismo mitocondrial desregulado é a causa”, diz Shen, que observa que seu interesse em micronutrientes como a vitamina B5 faz parte de uma longa história de estudo do metabolismo em Yale que remonta a mais de um século, até Lafayette Mendel, Ph.D. ex-Professor Sterling de Química Fisiológica, cujas descobertas incluíram a vitamina A e as vitaminas do complexo B em meados da década de 1910.
“Esperamos contribuir para este legado e através da nossa profunda compreensão do metabolismo celular, esperamos ser capazes de fornecer novas direções para o diagnóstico e possivelmente tratamento destas 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 reflete necessariamente as opiniões oficiais dos Institutos Nacionais de Saúde. Apoio adicional foi fornecido pela Fundação 1907, pela Fundação Rita Allen e pela Bolsa Klingenstein-Simons.
