Pesquisadores recriam a máquina que limpa os resíduos dentro de uma célula

luismmolina/iStock

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Há um processo de limpeza acontecendo em nossos corpos diariamente. Derivado do grego, o processo é chamado de autofagia, que significa autocomer.

Desempenha um papel vital na imunidade e na defesa do hospedeiro. No corpo humano, a autoalimentação é o processo pelo qual nossas células se decompõem, removem proteínas anormais e velhas macromoléculas e organelas residuais em seu citoplasma e matam microorganismos invasores.

Em seguida, esses resíduos são passados ​​em pequenas calhas de lixo chamadas autofagossomos, para serem armazenados no maquinário de reciclagem da célula chamado lisossomo. Os produtos de decomposição são então reciclados para funções celulares essenciais, especialmente durante períodos de estresse ou fome. O início oportuno da autofagia é fundamental para manter a sobrevivência das células sob condições de estresse e fome.

Suponhamos que esse processo de autofagia, por algum motivo, seja instável e haja um acúmulo de lixo em suas células. Nesse caso, pode levar a doenças neurodegenerativas e, em alguns casos, até câncer.

Para entender as lacunas fundamentais no conhecimento sobre o início do processo de autofagia, uma equipe de pesquisadores alemães levou vários anos para produzir todas as proteínas envolvidas no processo.

"Como os componentes da proteína funcionam juntos? Como o processo de autofagia é iniciado e interrompido? Quando e onde o autofagossomo é montado? Isso é o que queremos descobrir", disse Alex Faesen, líder do grupo de pesquisa do Instituto Max Planck para Ciências Multidisciplinares em Göttingen, em comunicado.

A equipe observou as proteínas diretamente à medida que os autofagossomas se reuniam. A abordagem padrão é usar bactérias geneticamente reprogramadas. "Mas a produção de proteínas com bactérias não funcionou para nenhuma de nossas proteínas", disse Faesen.

Os cientistas tiveram um momento decisivo quando mudaram para células de insetos como auxiliares moleculares.

A próxima etapa envolveu reunir os complexos de proteínas individuais. "Os complexos se automontaram em um supercomplexo de proteínas, o complexo de iniciação da autofagia. A autofagia envolve uma nanomáquina celular sofisticada - e funciona de maneira bem diferente do que se pensava anteriormente", explicou Faesan.

Os autofagossomos são formados em minutos quando um corpo fica sob estresse de atividades como esportes de resistência ou durante períodos de fome. "A partir deste ponto, não há como voltar atrás: o triturador de resíduos é montado e coleta os resíduos celulares", explica Anh Nguyen, um dos dois primeiros autores do estudo agora publicado na Molecular Cell.

Embora a equipe de pesquisa tenha recriado esta nanomáquina, ainda existem algumas questões não respondidas relacionadas ao interruptor molecular 'on' e 'off', como está presente em outras máquinas moleculares.

Os pesquisadores esperam que seus insights possam contribuir para o tratamento de câncer e doenças neurodegenerativas e retardar o processo de envelhecimento.

O estudo foi publicado na revista Molecular Cell.

Resumo do estudo:

A autofagia é uma via de degradação intracelular conservada que gera autofagossomos de membrana dupla de novo para direcionar uma ampla gama de materiais para a degradação lisossômica. Em organismos multicelulares, a iniciação da autofagia requer a montagem oportuna de um local de contato entre o RE e o autofagossomo nascente. Aqui, relatamos a reconstituição in vitro de um supercomplexo completo de sete subunidades de iniciação da autofagia humana construído em um complexo central de ATG13-101 e ATG9. A montagem deste complexo central requer a rara capacidade de ATG13 e ATG101 de alternar entre dobras distintas. A lenta conversão metamórfica espontânea limita a velocidade da automontagem do supercomplexo. A interação do complexo central com ATG2-WIPI4 aumenta a amarração de vesículas de membrana e acelera a transferência lipídica de ATG2 por ATG9 e ATG13-101. Nosso trabalho revela a base molecular do local de contato e seus mecanismos de montagem impostos pela metamorfose do ATG13-101 para regular a biogênese do autofagossomo no espaço e no tempo.