Dentro de cada célula existe uma infraestrutura complexa de organelas que desempenham diferentes funções. As organelas devem trocar sinais e materiais para fazer a célula funcionar corretamente. As novas tecnologias estão permitindo que os pesquisadores vejam e entendam as redes que conectam essas organelas, permitindo-lhes construir mapas das rotas comerciais que existem dentro de uma célula. Um estudo a ser publicado na edição de 29 de setembro da Journal of Biological Chemistry relata o uso de um método emergente para identificar proteínas que permite duas organelas, a mitocôndria e o retículo endoplasmático, para anexar um ao outro.

"Pense em [uma organela] como uma balsa atracando em um local, descarregar e carregar passageiros e carros, e ir para outro site e fazer a mesma coisa, "disse Jeffrey Golden, professora do Brigham and Women's Hospital e da Harvard Medical School que supervisionou o trabalho. "A capacidade de atracar, carga, e descarregar a carga requer guias ou rampas de largura e altura específicas que conectem o barco e a terra ou não podem carregar e descarregar livremente. "

Os pontos de contato entre o retículo endoplasmático (RE) e as mitocôndrias são aquelas "rampas" e "guias" que possibilitam esses contatos. Eles permitem atividades importantes como sinalização, troca de cálcio e lipídios, e controle da fisiologia mitocondrial. Conexões defeituosas entre ER e mitocôndrias têm sido implicadas em várias doenças neurodegenerativas, incluindo Alzheimer, Doença de Parkinson e doença de Huntington. As proteínas que conectam e ligam o ER e as mitocôndrias são bem estudadas em leveduras, mas as conexões entre essas organelas em organismos multicelulares como os mamíferos são mais complexas e menos compreendidas.

O colaborador de Golden Ginam Cho e o pesquisador Il-Taeg Cho tiveram a ideia de pesquisar proteínas importantes para o contato ER-mitocondrial usando um método desenvolvido recentemente para mostrar o contato entre proteínas. O método tira proveito de uma enzima chamada ascorbato peroxidase, ou APEX, que pode anexar a biotina comumente conhecida como vitamina B7 às proteínas próximas. A equipe projetou células para produzir mitocôndrias que tinham APEX anexado às suas membranas externas, e, em seguida, adicionou biotina às células para o APEX usar para marcar as proteínas próximas.

A equipe então isolou partes da célula que continha o ER, purificou as proteínas que tinham biotina ligada, e identificou os encontrados no ER usando espectrometria de massa. Como o APEX foi anexado às mitocôndrias, apenas as proteínas que se aproximavam da mitocôndria poderiam ter a biotina ligada. Assim, a biotina serviu como uma espécie de carimbo do passaporte que indicava quais proteínas estavam envolvidas no contato ER-mitocôndria.

"Antes era possível olhar apenas para uma molécula de cada vez para avaliar com que ela interagia, "Golden disse." O método que usamos é mais rápido e permite uma visão imparcial de todo o sistema e do que está acontecendo na interface daquela organela. "

Usando este método de triagem, os pesquisadores se concentraram em uma proteína ER chamada RTN1a, que anteriormente era conhecido por contribuir para a forma do ER. Em experimentos de acompanhamento, eles confirmaram que esta proteína também ajudou as mitocôndrias a se ligarem ao ER.

Este estudo levanta a possibilidade de que defeitos no RTN1a possam contribuir para os problemas vivenciados por pacientes com doenças neurodegenerativas, mas os pesquisadores não saberão com certeza até que realizem experimentos adicionais, incluindo estudos semelhantes em células neurais.

Golden especula que as proteínas importantes para o contato ER-mitocondrial podem ser diferentes em diferentes tipos de células.

"O fígado usa as mesmas proteínas para controlar esses tipos de interação que as células neurais fazem? Uma [proteína] é mais importante para a troca de cálcio e outro conjunto de proteínas mais importante para a troca de lipídios?" Golden perguntou. "Acho que há muita biologia celular que simplesmente não sabemos e que poderíamos responder [usando este método]."

A equipe agora está usando o método de espectrometria de massa APEX para comparar proteínas envolvidas em contatos ER-mitocondrial entre células neurais normais e derivadas de pacientes.

"Há muitas coisas interessantes que podemos fazer, "Il-Taeg Cho disse.