Enzima regula geração de radicais livres durante a respiração celular

Estudo realizado por pesquisadores do Laboratório de Bioenergética e Fisiologia Mitocondrial da UFRJ, com apoio do edital Primeiros Projetos da FAPERJ, constatou que a enzima hexocinase é capaz de regular a geração de radicais livres durante o processo de respiração celular em plantas e animais. A descoberta abre novas perspectivas para a criação de fármacos que combatam a diabetes – a partir de substâncias análogas à hexocinase, como a creatina –, além de outras enfermidades relacionadas à ação danosa de espécies reativas de oxigênio (ERO), os chamados radicais livres.
As ERO são formas parcialmente reduzidas do oxigênio atmosférico, altamente instáveis por terem um número ímpar de elétrons na sua órbita externa. Para atingir a estabilidade, estas moléculas reagem com o que encontram pela frente para roubar elétrons, causando danos e até morte celular. O objetivo dos estudos coordenados pelo pesquisador Antonio Galina Filho foi compreender o papel da respiração celular na geração de radicais livres.
"A partir de outros estudos, já sabíamos que a mitocôndria, organela onde ocorre a respiração celular, é responsável pela geração da maior parte de radicais livres observadas em células animais e de tecidos vegetais não-fotossintéticos”, explica Galina. Durante a respiração, moléculas de glicose são processadas e geram energia, que é armazenada em compostos chamados de ATP. Nesse processo também são formados os radicais livres, derivados do gás oxigênio que é consumido na respiração. O que o grupo de Galina descobriu é que a hexocinase – primeira enzima implicada no metabolismo da glicose – regula a produção das espécies reativas.



Essa enzima atua na fosforilação da glicose – reação química em que esse açúcar é transformado numa variante, a glicose 6P, usando a molécula de ATP como doador de fosfato e formando outra molécula, chamada ADP. Essa molécula, por sua vez, estimula a produção de ATP e a respiração celular, que consome glicose. Essas reações, reguladas pela hexocinase, formam um ciclo que alterna as produções de ATP e ADP.
No entanto, a formação excessiva de glicose 6P acaba por inibir a respiração. Isso significa que, se há muita glicose no organismo, as células a vão consumindo e produzindo a glicose 6P até certo limite. Depois, a atividade se estagna, a respiração fica lenta e a glicose não é mais consumida, cenário que reproduz os sintomas da diabetes.
Galina associou esse comportamento a resultados obtidos por outros grupos para chegar a sua hipótese. “Já havia sido observado que a mitocôndria produz mais radical livre quando o organismo está em repouso, respirando em ritmo lento e consumindo pouco oxigênio. Quando a mitocôndria está trabalhando ativamente, mais oxigênio é consumido e menos radicais livres são gerados. Logo, se a hexocinase regula o ritmo da respiração a partir da ciclagem de ATP e ADP, ela também poderia regular a produção de radicais livres.”
Para testar a teoria, o grupo isolou mitocôndrias de células nervosas de ratos e confirmou a previsão. Entretanto, faltava verificar se o mesmo ocorria em mitocôndrias ainda dentro das células. Nessa cultura, os pesquisadores adicionaram uma concentração normal de glicose, com uma substância que se torna fluorescente em contato com radicais livres. Nesse caso, observou-se que poucas ERO foram produzidas, já que o ritmo da respiração, controlada pela hexocinase, permaneceu estável. Posteriormente, quando foi adicionada uma quantidade elevada de glicose (reproduzindo o cenário da diabetes), a respiração foi ativada num primeiro momento, mas depois se estagnou, quando foi detectada uma grande quantidade de radicais livres.



Para ter certeza de que a atuação da hexocinase estava de fato envolvida nesse resultado, Galina adicionou à cultura de neurônios um açúcar análogo à glicose, que também é processado pela hexocinase, ativando a ciclagem de ATP e ADP, mas cujo produto não inibe a sua reação. Como a respiração continuou ativa, a produção de radicais livres se manteve baixa. O mesmo experimento foi repetido com mitocôndrias de batatas e o resultado foi repetido.
“A pesquisa pode abrir perspectivas para a fabricação de fármacos que impeçam a inibição da ciclagem de ATP e ADP na mitocôndria, estabilizando a respiração celular e evitando a produção de radicais livres. Nós propomos ainda a utilização de substâncias produzidas em nosso próprio organismo, como a creatina que pode ser usada por outra enzima mitocondrial, a creatina-cinase, e assumir um papel semelhante à hexocinase”, revela Galina.
Ele ressalta que a substância já é usada para retardar doenças neurodegenerativas, como Mal de Huntington e Alzheimer, mas não se sabia exatamente como ela atuava no organismo. “Agora, sabemos que ela ativa a ciclagem de ADP e ATP, estimulando a respiração e evitando o surgimento das espécies reativas que causam danos às células”, resume o pesquisador.

Fonte:http://www.faperj.br/boletim_interna.phtml?obj_id=2904

Postado por: Nathália e Talitha.