Pesquisadores do Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepid) Redoxoma, sediado no Instituto de Química (IQ) da USP, descobriram os mecanismos moleculares do transporte da enzima peroxirredoxina 3 (Prdx3) até a mitocôndria, estrutura das células responsável pela produção de energia pelo organismo. A Prdx3 é o principal antioxidante presente no corpo humano, responsável por degradar a água oxigenada (H2O2) resultante da atividade das mitocôndrias, que em níveis elevados pode danificar e comprometer o funcionamento das células.
Os cientistas também revelaram que a enzima está presente em mais de um lugar nas células. Não apenas na matriz mitocondrial, como se acreditava anteriormente, mas também no espaço intermembranas. As conclusões da pesquisa são apresentadas em artigo publicado na revista científica Redox Biology.
A Prdx3 é a principal enzima responsável pela remoção do H2O2. Ela é produzida no citoplasma (espaço entre a membrana e o núcleo das células) pelos ribossomos – estruturas que fazem síntese de proteínas – e, em seguida, transportada para as mitocôndrias. No entanto, os mecanismos que regulam esse transporte eram, até então, desconhecidos.
Em condições normais, o H2O2 é continuamente gerado pelas mitocôndrias, de maneira regulada, participando de processos como diferenciação celular e envelhecimento. Contudo, em concentrações elevadas, pode induzir danos a proteínas, membranas e DNA mitocondrial, prejudicando a produção de ATP (molécula que armazena e libera energia para as células) e comprometendo funções metabólicas vitais. Desta forma, o H2O2 desempenha um duplo papel: tanto na sinalização celular quanto no dano oxidativo.
Funções
“Demonstramos que a Prdx3 está localizada em dois compartimentos mitocondriais e esse conhecimento abre novas perspectivas no estudo das funções dessa enzima, com impactos para o entendimento da sinalização celular mediada por H2O2 mitocondrial,” disse Fernando Gomes, autor principal do artigo, pós-doutorando no Laboratório de Proteínas e Biologia Redox no Instituto de Biociências (IB) da USP, sob supervisão do professor Luis E.S. Netto do Redoxoma.
As mitocôndrias são estruturadas a partir de duas membranas, interna e externa. Entre elas está localizado o espaço intermembranas, e a membrana interna delimita a matriz mitocondrial. Os cientistas descobriram que, para chegar até nesse ponto, a enzima passa por duas divisões (clivagens), removendo partes de sua estrutura, como aminoácidos. “Acreditamos que a retirada seja importante para deixar a Prdx3 mais estável na organela,” disse Gomes.
Segundo os pesquisadores, a dupla localização da Prdx3 levanta questões interessantes sobre seus papéis específicos em cada compartimento. “Na matriz, vejo mais o papel de antioxidante mesmo, porque tem muito H2O2 sendo gerado”, explica o professor Netto. “No espaço intermembranas, acredito que a Prdx3 possa ter um efeito sinalizador ou mesmo participar da formação de dissulfeto em proteínas-alvo, embora a gente ainda não tenha evidências disso.”
Para explorar a importância fisiológica da dupla localização da Prdx3 nas mitocôndrias, Gomes criou uma linhagem celular na qual deletou o gene que codifica a enzima, utilizando a tecnologia de edição genética CRISPR-Cas9. Agora ele planeja adicionar uma molécula de DNA expressando o gene da enzima (plasmídeo), direcionada exclusivamente para a matriz ou para o espaço intermembranas, para analisar a dinâmica da difusão do H2O2. Pesquisas recentes têm mostrado a relevância mais ampla da Prdx3 em processos tanto fisiológicos quanto patológicos.
“Em um destes estudos, foi mostrado o envolvimento da Prdx3 superoxidada na sinalização da ferroptose, que é um tipo de morte celular não programada. Outro estudo mostrou a importância da enzima na manutenção e autorrenovação de células-tronco cancerígenas, especificamente em glioblastoma, um tipo de tumor cerebral. Estudar o papel da dupla localização mitocondrial da Prdx3 nesses processos será fundamental,” observou Gomes.
O texto completo sobre a pesquisa pode ser lido no site do Redoxoma, neste link.
*Da Assessoria de Comunicação do Cepid Redoxoma, adaptado por Júlio Bernardes
