Novo estudo revela o papel fundamental das proteínas mitocondriais na regeneração do coração

As mitocôndrias desempenham um papel crucial no fornecimento da energia necessária para o funcionamento adequado das células. Nas mitocôndrias, a energia é produzida pela cadeia respiratória, que consiste em cinco complexos, denominados CI-CV. Esses complexos podem se reunir em supercomplexos, mas pouco se sabe sobre o papel desse processo e seu controle.

O novo estudo examina os mecanismos de montagem de supercomplexos e revela um impacto significativo dos fatores de montagem mitocondrial na regeneração do tecido cardíaco. O estudo foi coliderado pelo Dr. José Antonio Enríquez, do Centro Nacional de Pesquisa Cardiovascular (CNIC), e pela Dra. Nadia Mercader, da Universidade de Berna, na Suíça, cientista visitante no CNIC.

Um estudo publicado na revista Developmental Cell mostra que o membro da família de proteínas Cox7a desempenha um papel fundamental na montagem dos dímeros CIV e que essa montagem é crítica para o funcionamento adequado das mitocôndrias e, portanto, para a produção de energia celular.

A família de proteínas Cox7a inclui três membros: Cox7a1, Cox7a2 e Cox7a2l (também chamada de SCAF1). Estudos anteriores de ambos os grupos demonstraram que, quando a CIV contém SCAF1, ela se associa fortemente à CIII, formando um supercomplexo respiratório conhecido como respirassoma. Nesses estudos anteriores, os autores levantaram a hipótese de que a inclusão de Cox7a2 resultaria em uma CIV incapaz de se associar, enquanto moléculas de CIV contendo Cox7a1 se associariam para formar homodímeros de CIV. O novo estudo demonstra experimentalmente um papel da Cox7a1 na formação desses homodímeros de CIV.

Célula do Desenvolvimento (2024). DOI: 10.1016/j.devcel.2024.04.012

Trabalhando com um modelo de peixe-zebra, os pesquisadores descobriram que a ausência de Cox7a1 impediu a formação de dímeros de CIV, e a perda desses dímeros afetou o peso e a capacidade de natação dos peixes afetados.

“A Cox7a1 é expressa principalmente em células musculares estriadas, e foi o tecido muscular esquelético que mais sofreu com a falta de função da Cox7a1. O outro tipo principal de músculo estriado é o músculo cardíaco, ou miocárdio”, explicou o Dr. Enriquez.

Entretanto, embora a perda de Cox7a1 no músculo esquelético tenha sido prejudicial, sua ausência no músculo cardíaco melhorou a resposta regenerativa cardíaca à lesão.

"Este resultado mostra que essas proteínas desempenham um papel fundamental na ativação da capacidade do coração de se reparar após uma lesão", explicou a primeira autora do estudo, Carolina Garcia-Pojatos.

Para explorar mais a fundo a função da Cox7a1, os pesquisadores do CNIC, Enrique Calvo e Jesús Vásquez, conduziram um estudo proteômico do músculo esquelético e do miocárdio em peixes-zebra sem Cox7a1. Essa análise foi complementada por um estudo metabolômico conduzido por colegas da Universidade de Berna. Essa análise combinada revelou diferenças significativas em relação a peixes não modificados com expressão intacta de Cox7a1.

"Esses resultados sugerem que moléculas envolvidas na montagem de supercomplexos mitocondriais podem ter efeitos significativos no controle metabólico, possivelmente abrindo caminho para novos tratamentos para doenças cardíacas e outras condições metabólicas", disse o Dr. Mercader.

De acordo com a equipe de pesquisa, esta descoberta representa "um avanço significativo na compreensão dos mecanismos celulares envolvidos na regeneração cardíaca e pode apontar o caminho para o desenvolvimento de terapias destinadas a estimular a regeneração cardíaca".

Os autores concluem que fatores de montagem mitocondrial podem influenciar significativamente o controle metabólico.