p Bioengenheiros da UCLA e seus colegas descobriram uma nova perspectiva sobre como as células regulam o tamanho das mitocôndrias, as partes das células que fornecem energia, cortando-os em unidades menores. p Os pesquisadores escreveram que esta descoberta, demonstrado com proteínas de levedura, poderia eventualmente ser usado para ajudar a tratar doenças humanas associadas a uma regulação desequilibrada do tamanho das mitocôndrias - por exemplo, Doenças de Alzheimer ou Parkinson. Além disso, já que ter mitocôndrias muito pequenas ou muito grandes pode potencialmente levar a doenças incuráveis, é concebível que as proteínas responsáveis ​​por esse processo possam ser alvos potenciais para futuras terapias.

p O estudo foi publicado em ACS Central Science e foi liderado pelo professor de bioengenharia da UCLA, Gerard Wong.

p Dentro da célula, as mitocôndrias se assemelham aos longos balões usados ​​para criar animais-balão. Se as mitocôndrias forem muito longas, eles podem ficar emaranhados. Seus tamanhos são conhecidos por serem regulados principalmente por duas proteínas, um dos quais divide as mitocôndrias mais longas em tamanhos menores. Eles são conhecidos como "potências" das células, pois convertem a energia química dos alimentos em uma forma útil para as células desempenharem todas as suas funções.

p Manter as mitocôndrias em tamanhos ideais é importante para a saúde das células. Uma quantidade insuficiente da proteína reguladora, conhecido como Dnm1, faz com que as mitocôndrias fiquem muito longas e emaranhadas. Muito Dnm1 resulta em muitas mitocôndrias curtas. Em ambos os casos, as mitocôndrias tornam-se essencialmente ineficazes como provedores de energia para a célula. Esta situação pode levar a distúrbios do neurodesenvolvimento ou doenças neurodegenerativas, como Alzheimer ou Parkinson.

p Para entender melhor esse mecanismo, os pesquisadores usaram uma abordagem de aprendizado de máquina que desenvolveram em 2016 para descobrir exatamente como as proteínas quebram uma mitocôndria em duas menores. Eles também usaram uma técnica poderosa chamada "espalhamento de raios-X síncrotron de pequeno ângulo" na fonte de luz de radiação síncrotron de Stanford, uma instalação de pesquisa do Departamento de Energia dos EUA, para ver como essas proteínas deformam as membranas mitocondriais durante esse processo.

p Antes deste estudo, pensava-se que essas proteínas circundavam a mitocôndria, em seguida, corte-o em dois simplesmente apertando com força. O processo, a equipe descobriu, é mais sutil.

p "Quando o Dnm1 envolve as mitocôndrias, foi mostrado anteriormente que a proteína fisicamente aperta e comprime, "disse Michelle Lee, um recente doutorando em bioengenharia da UCLA que foi aconselhado por Wong e é um dos dois principais autores do estudo. "O que descobrimos é que quando o Dnm1 entra em contato com a superfície mitocondrial, também torna essa área da própria mitocôndria mais moldável e mais fácil de sofrer clivagem. Esses dois efeitos trabalham lado a lado para tornar o processo de divisão mitocondrial eficiente. "

p O outro autor principal é Ernest Lee, um estudante de graduação no Programa de Treinamento de Cientistas Médicos da UCLA-Caltech e um estudante de graduação em bioengenharia também orientado por Wong. Ele realizou as análises computacionais para o experimento.

p "Usando nossa ferramenta de aprendizado de máquina, fomos capazes de descobrir a atividade de remodelação da membrana oculta em Dnm1, consistente com nossos estudos de raios-X, "Lee disse." Curiosamente, analisando parentes distantes de Dnm1, descobrimos que a proteína desenvolveu essa capacidade gradualmente ao longo do tempo. "

p "Este é um resultado muito inesperado - ninguém pensou que essas moléculas teriam uma personalidade dividida, com ambas as personalidades necessárias para a função biológica, "disse Wong, que também é professor de química e bioquímica da UCLA e membro do California NanoSystems Institute. "O comportamento multifuncional que identificamos pode ser a regra e não a exceção para as proteínas."