As mitocôndrias são pequenas estruturas dentro das células que produzem a energia que o corpo necessita para se mover, crescer e manter a saúde. Como as necessidades energéticas estão em constante mudança, as mitocôndrias devem ajustar constantemente a sua atividade. Essa capacidade adaptativa depende dos nutrientes disponíveis para as células. No entanto, até recentemente, os cientistas não compreendiam completamente como a nutrição afecta este processo de coordenação energética.
Thorsten Hoppe, do Instituto de Genética da Universidade de Colônia e do Grupo de Excelência em Pesquisa do Envelhecimento do CECAD, identificou agora uma nova via biológica que mostra como o aminoácido leucina fortalece o desempenho mitocondrial. O seu trabalho revelou que a leucina estabiliza importantes proteínas mitocondriais, aumentando a capacidade da organela de produzir energia. O estudo, intitulado “Leucina inibe a degradação das proteínas da membrana mitocondrial externa para adaptar a respiração mitocondrial”, foi publicado em Biologia Celular da Natureza.
Como a leucina apoia a produção de energia
A leucina é um dos aminoácidos essenciais, o que significa que deve ser obtida através da dieta. É um componente chave na síntese de proteínas e é abundante em carnes, laticínios e alimentos ricos em proteínas, como feijão e lentilha. Os pesquisadores descobriram que a leucina ajuda a proteger certas proteínas da membrana externa das mitocôndrias contra a quebra. Estas proteínas são essenciais porque transportam outras moléculas metabólicas para as mitocôndrias para gerar energia. Ao conservá-los, a leucina permite que as mitocôndrias funcionem de forma mais eficiente, resultando numa maior produção de energia dentro da célula.
“Ficámos entusiasmados ao descobrir que o estado nutricional de uma célula, particularmente os seus níveis de leucina, afecta directamente a produção de energia”, disse o Dr. Qiaochu Li, primeiro autor do estudo. “Este processo permite que as células se adaptem rapidamente ao aumento da demanda energética durante períodos de abundância de nutrientes”.
O estudo revelou também que uma proteína chamada SEL1L desempenha um papel importante neste processo. SEL1L faz parte do sistema de controle de qualidade da célula que detecta e remove proteínas defeituosas ou mal dobradas. A leucina parece reduzir a atividade do SEL1L, o que reduz a degradação das proteínas mitocondriais e melhora o desempenho mitocondrial. “A modulação dos níveis de leucina e SEL1L pode ser uma estratégia para aumentar a produção de energia”, disse Lee. “No entanto, é importante proceder com cautela. SEL1L também desempenha um papel importante na prevenção do acúmulo de proteínas danificadas, o que é essencial para a saúde celular a longo prazo.”
Amplas implicações para a saúde e a doença
Para explorar as implicações mais amplas das suas descobertas, os investigadores estudaram o processo em organismos modelo. Caenorhabditis elegans. Eles descobriram que problemas com o metabolismo da leucina podem perturbar a função mitocondrial e até causar problemas de fertilidade. Quando a equipe examinou células humanas de câncer de pulmão, descobriu que algumas mutações que afetam o metabolismo da leucina realmente ajudaram as células cancerígenas a sobreviver, destacando um fator importante para futuras estratégias de tratamento do câncer.
Estas descobertas mostram que os nutrientes que consumimos não apenas abastecem o corpo – eles afetam ativamente a forma como a energia é gerada dentro das células. Ao descobrir como a leucina afecta o metabolismo mitocondrial, a investigação aponta para potenciais novos alvos terapêuticos para condições associadas à redução da produção de energia, incluindo cancro e distúrbios metabólicos.
Esta pesquisa recebeu apoio de vários centros de pesquisa colaborativos financiados pela Estratégia Alemã de Excelência como parte do CECAD e pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG). O financiamento adicional veio do ERC Advanced Grant “Cellular Strategies of Protein Quality Control-Degradation” (CellularPQCD) do European Research Council e da Alexander von Humboldt Foundation.
