Cientistas resolvem o mistério de uma molécula de vitamina B5 que alimenta suas células

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 geração de energia e pelo gerenciamento do metabolismo. Na verdade, até 95% do CoA está concentrado nas mitocôndrias. No entanto, os pesquisadores há muito não têm certeza de como o CoA realmente chega a esses centros de energia celular.

Um novo estudo de pesquisadores de Yale, publicado em Metabolismo da Naturezarevela 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 poderia eventualmente ajudar os cientistas a determinar quando e onde os tratamentos devem visar as doenças ligadas à disfunção do CoA.

Como as mitocôndrias importam a coenzima A

Determinar como o CoA atinge as mitocôndrias tem sido um desafio porque a molécula raramente existe sozinha dentro das células. Como cofator, o CoA se liga a muitas outras moléculas. Quando essas combinações se formam, elas criam compostos conhecidos como conjugados de CoA, que possuem estruturas químicas diferentes.

“Isso torna difícil estudar, ter uma compreensão holística sobre 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 no Campus Yale West.

Para superar este obstáculo, o laboratório de Shen desenvolveu uma nova estratégia para analisar toda a gama de conjugados de CoA nas células. O método depende da espectrometria de massa, tecnologia que permite aos cientistas detectar e medir diferentes moléculas com alta precisão.

Usando esta abordagem, a equipe identificou 33 tipos de conjugados de CoA em células inteiras 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 produzir CoA está localizada 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.

“Estas descobertas apoiam fortemente a ideia de que o CoA está a ser importado para as mitocôndrias e que estes transportadores são necessários para que isso aconteça”, diz Shen.

Por que a coenzima A é importante para as 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 encefalopmiopatia, uma condição que pode envolver atrasos no desenvolvimento, epilepsia e redução do tônus ​​muscular. Mutações em 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 dentro das mitocôndrias são regulados em tipos específicos de células, como os neurônios. Eles também querem saber como os problemas com esta regulamentação 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, até Lafayette Mendel, PhD, ex-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 este legado e com a nossa profunda compreensão do metabolismo celular, esperamos poder fornecer novas direções para o diagnóstico e possivelmente o tratamento destas doenças no futuro”.

A pesquisa relatada nesta notícia foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde (prêmio R35GM150619) e pela Universidade de Yale. O conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não representa necessariamente a opinião oficial dos Institutos Nacionais de Saúde. Apoio adicional foi fornecido pela Fundação 1907, pela Fundação Rita Allen e pela Bolsa Klingenstein-Simons.