p Coenzima Q (CoQ) é uma engrenagem vital no maquinário de produção de energia do corpo, uma espécie de portal químico na conversão de alimentos em combustível celular. Mas seis décadas depois de sua descoberta, os cientistas ainda não conseguem descrever exatamente como e quando é feito. p Dave Pagliarini, diretor de metabolismo do Morgridge Institute for Research, diz que a lista de desconhecidos é assustadora. Como ele migra pela célula? Como ele é usado e reabastecido? Quais genes e proteínas são responsáveis ​​pela disfunção da CoQ? Por que sua presença diminui à medida que as pessoas envelhecem?

p Pagliarini, também professor associado de bioquímica da Universidade de Wisconsin-Madison, e seu grupo se dedica a eliminar muitas dessas lacunas de conhecimento na produção de CoQ e em compreender o papel da deficiência de CoQ nas doenças humanas. As deficiências de CoQ estão implicadas em dezenas de doenças, incluindo insuficiência hepática e pulmonar, fraqueza muscular, surdez e muitos distúrbios cerebrais, como Parkinson e ataxia cerebelar. A coenzima é quase exclusivamente produzida no corpo e muitas vezes é muito difícil de repor por meio de suplementos nutricionais.

p Contra este pano de fundo, o laboratório Pagliarini está desenvolvendo novas ferramentas para lançar luz sobre a função CoQ, principalmente por encontrar e definir proteínas que têm uma ligação direta com o produto químico. No mês passado, A equipe de Pagliarini publicou três artigos colaborativos que reúnem várias camadas de informações sobre as células onde as proteínas foram manipuladas.

p "Um desafio fundamental na biologia está em conectar as muitas proteínas 'órfãs' em nossas células com processos biológicos específicos, como a biossíntese de CoQ, "diz Pagliarini." Assim que tivermos controle sobre suas funções, um segundo desafio é conceber maneiras de manipular a atividade dessas proteínas, farmacologicamente ou de outra forma, para controlar os principais processos biológicos e, em última análise, melhorar a saúde."

p Pesquisa publicada em periódicos Sistemas Celulares (13 de dezembro), Molecular Cell (7 de dezembro) e Biologia Química Celular (29 de novembro), todos revelam novas pistas para a produção e função da coenzima Q.

p No Biologia Química Celular papel, por exemplo, a equipe de pesquisa, liderado pelo pesquisador do Morgridge Andrew Reidenbach, introduziram um medicamento personalizado em seu organismo modelo, fermento, que é capaz de ligar e desligar o caminho CoQ. Esta descoberta fornece uma nova maneira para os pesquisadores entenderem, dentro de um organismo vivo, como diferentes níveis de CoQ afetam a função metabólica.

p "Este sistema nos dá uma nova ferramenta poderosa para estudar de forma mecanicista como essa via funciona, e como podemos manipulá-lo, "Diz Pagliarini." Agora achamos que podemos desenvolver um controle semelhante ao do reostato sobre a via, para produzir diferentes níveis de coenzima Q e ver o que isso significa para diferentes fenótipos e resultados de saúde nas células. "

p o Artigo da Cell Systems —Um projeto liderado em conjunto com o grupo do bioquímico Marv Wicken da UW-Madison — investiga uma proteína de ligação a RNA que há muito está associada às mitocôndrias. Mas o papel que a proteína realmente desempenha tem sido difícil de definir. Nesse trabalho, liderado pelos cientistas do Morgridge Chris Lapointe e Jon Stefely, e também em colaboração com o grupo de Josh Coon, criou uma nova estratégia multi-omic para identificar a função global desta proteína e seu papel na biossíntese de CoQ. Esta abordagem multi-omics - casando proteômica, metabolômica e outras ferramentas "ômicas" para identificar a função de uma proteína - serão altamente relevantes no futuro como ferramenta para determinar os alvos proteicos futuros, ele diz.

p Finalmente, a Molecular Cell O papel lançou luz sobre as proteases que vivem nas mitocôndrias que são projetadas para "mastigar" outras proteínas. Essas proteínas semelhantes ao "Pac-man" já foram consideradas meramente como uma espécie de latas de lixo celular para eliminar as proteínas danificadas nas mitocôndrias. Este estudo, liderou meu Mike Veling, ajudou a revelar que tinham funções muito mais diversas. Em particular, a equipe descobriu uma protease que ajuda uma proteína CoQ essencial a "amadurecer" em sua forma final.

p Pagliarini diz que todos os três artigos podem ter um impacto duradouro na pesquisa mitocondrial que vai muito além da biologia CoQ, dando aos cientistas novos métodos para rastrear a função das proteínas. Cerca de um quarto de todas as proteínas na mitocôndria atualmente não têm função atribuída, e muitos deles podem ter uma ligação com a doença mitocondrial.

p "Para a coenzima Q, quanto mais entendemos as etapas biossintéticas ocorrendo, e quais processos celulares os ligam e desligam, quanto maiores as chances de manipularmos o sistema de uma forma que melhore a produção geral de CoQ do corpo, "Diz Pagliarini." Esta seria uma ótima estratégia terapêutica:em vez de tomar suplementos, que nem sempre leva CoQ onde precisa estar, você poderia ativar os processos naturais para combater as doenças. "