O corpo humano gera uma molécula a partir da vitamina B5 que desempenha um papel fundamental no metabolismo, a rede de reações químicas que mantém as células vivas e em funcionamento. Se o corpo não consegue produzir essa molécula de maneira adequada, as consequências podem ser abrangentes. Problemas em sua produção podem perturbar muitos sistemas de órgãos e estão relacionados a várias doenças.
Os cientistas descobriram que a maior parte dessa molécula, chamada coenzima A (CoA), um cofator essencial, está localizada dentro das mitocôndrias, as estruturas nas células responsáveis pela geração de energia e gerenciamento do metabolismo. De fato, até 95% da CoA está concentrada nas mitocôndrias. No entanto, os pesquisadores há muito tempo não sabiam como a CoA chegava a esses centros de poder celular.
Um novo estudo realizado por pesquisadores de Yale, publicado na Nature Metabolism, revela que a CoA é transportada 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.
Compreender esse processo pode eventualmente ajudar os cientistas a determinar quando e onde os tratamentos devem focar as doenças ligadas ao mau funcionamento da CoA.
Como as Mitocôndrias Absorvem Coenzima A
Determinar como a CoA chega às mitocôndrias tem sido desafiador, uma vez que a molécula raramente existe isoladamente dentro das células. Sendo um cofator, a CoA se liga a muitas outras moléculas. Quando essas combinações se formam, criam compostos conhecidos como conjugados de CoA, que possuem diferentes estruturas químicas.
“Isso dificulta o estudo e a compreensão holística da CoA”, diz a autora sênior Hongying Shen, PhD, professora associada de fisiologia celular e molecular da Yale School of Medicine e membro do Systems Biology Institute do Yale West Campus.
Para superar esse obstáculo, o laboratório de Shen desenvolveu uma nova estratégia para analisar toda a gama de conjugados de CoA nas células. O método utiliza espectrometria de massa, uma tecnologia que permite aos cientistas detectar e medir diferentes moléculas com alta precisão.
Utilizando 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 ali ou transportados de outras partes da 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 ausentes dos transportadores moleculares responsáveis pelo movimento da CoA, a quantidade de CoA dentro das mitocôndrias caiu dramaticamente.
“Essas descobertas apoiam fortemente a ideia de que a CoA é importada para as mitocôndrias, e esses transportadores são necessários para que isso ocorra”, afirma Shen.
A Importância da Coenzima A nas Doenças
As descobertas melhoram a compreensão dos cientistas sobre como a CoA funciona e como as células a entregam aos 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 estão ligadas à encefalomiopatia, uma condição que pode envolver atrasos no desenvolvimento, epilepsia e redução do tônus muscular. Mutações em enzimas que ajudam na produção da CoA também têm sido associadas a doenças neurodegenerativas.
Shen e seus colegas estão agora estudando como os níveis de CoA dentro das mitocôndrias são regulados em tipos específicos de células, como neurônios. Eles também querem entender como problemas com essa regulação podem contribuir para doenças.
“No contexto de distúrbios cerebrais, como neurodegeneração e transtornos psiquiátricos, há uma ideia emergente de que o metabolismo mitocondrial desregulado é um contribuinte,” diz Shen, que nota que seu interesse por micronutrientes como a vitamina B5 faz parte de uma longa tradição de Yale no estudo do metabolismo, que remonta a mais de um século, ao Dr. Lafayette Mendel, ex-professor 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 nosso profundo entendimento do metabolismo celular, esperamos oferecer novas direções para diagnosticar e possivelmente tratar essas doenças no futuro.”
Essa pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde (prêmio R35GM150619) e pela Universidade de Yale. O conteúdo é de inteira responsabilidade dos autores e não representa 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.
