A forma como nossos corpos lidam com a glicose - o açúcar simples que fornece energia dos alimentos que comemos - parece estar interligada com a forma como as células se mantêm funcionando normalmente, de acordo com uma nova pesquisa da Universidade de Chicago.

O estudo, publicado com cientistas do Scripps Research Institute em 15 de outubro em Natureza , encontraram uma ligação entre o processo que manipula a glicose nas células e aquele que regula a desintoxicação. Isso sugere uma nova compreensão de uma função fundamental em nossos corpos, e um que pode fornecer novos insights sobre doenças que vão do câncer ao diabetes.

Raymond Moellering, professor assistente do Departamento de Química da UChicago, estava tentando descobrir o papel de uma molécula específica envolvida no caminho que desencadeia o processo de desintoxicação de uma célula - uma espécie de equipe de limpeza para remover toxinas e acúmulos quando algo dá errado na célula. Esse caminho surge quando você estuda todos os tipos de doenças:câncer, diabetes, doenças inflamatórias e distúrbios neurodegenerativos como a doença de Alzheimer.

Pareceu que a proteína chave para desencadear esta via, KEAP1, estava sendo ativado por uma nova pequena molécula descoberta no laboratório - mas não parecia estar usando nenhum dos mecanismos normais conhecidos pelos cientistas.

Ao rastrear as vias sendo afetadas por esta molécula, A equipe de Moellering descobriu que envolvia outro caminho além da desintoxicação:o caminho que o corpo usa para processar a glicose. "Ninguém sabia que eles estavam diretamente conectados, "Moellering disse.

Como nossos corpos lidam com a glicose, que é produzido quando dividimos o alimento para obter energia, é crucial para praticamente toda a vida ao redor do globo - e, portanto, importante em muitas doenças, como diabetes. Porque é tão antigo e fundamental, também é um caminho muito difícil de manipular em laboratório. "Ao contrário de muitos genes ou vias nas células humanas, você não pode simplesmente desligar os processos envolvidos no metabolismo da glicose para ver como ela se conecta a outras vias, porque se você fizer isso a célula morre e as conexões são perdidas, "Moellering disse.

Felizmente, problemas biológicos difíceis são a especialidade de Moellering. Na maioria das técnicas para estudar biologia, os cientistas podem apenas vislumbrar instantâneos da atividade celular - como tentar entender o enredo de Matrix com base em alguns quadros de todo o filme. O laboratório de Moellering tenta remediar isso desenvolvendo tecnologia para medir a atividade e as interações em células vivas enquanto está acontecendo.

Usando uma combinação de técnicas, eles descobriram que o KEAP1 é realmente acionado por um acúmulo de glicose na célula. "Parece muito claramente que o KEAP1 está ouvindo o metabolismo da glicose, e ativar os mecanismos de desintoxicação como resultado, "Moellering disse.

A parte estranha é como isso acontece. Os pesquisadores mostraram que quando o KEAP1 é exposto a uma molécula que é produzida durante a quebra da glicose, proteínas KEAP1 individuais unem-se em pares, que então dispara uma cascata de outros sinais na célula para iniciar os mecanismos de desintoxicação. Os métodos anteriores não conseguiam detectar como essas moléculas, proteínas e vias estavam interagindo dentro da célula.

Abrindo novos caminhos

A descoberta é emocionante em vários níveis, Moellering disse. Este caminho particular é uma pista para a compreensão de todos os tipos de distúrbios, porque a desintoxicação é um papel tão importante na célula. Também há muito que os pesquisadores não sabem sobre a glicose, como exatamente as mudanças no metabolismo da glicose contribuem para complicações em doenças, como danos nos nervos que acompanham o diabetes.

Adicionalmente, o trabalho mostra que a célula se protege de danos ao desencadear a desintoxicação por meio do metabolismo da glicose, mas levar esse sinal longe demais - como pode acontecer em doenças como diabetes - pode levar a danos que excedem a capacidade da equipe de limpeza. "Para muitas doenças que envolvem o metabolismo da glicose, é intrigante agora perguntar se esse caminho está envolvido, "Moellering disse.

Em outro nível, esta descoberta parece estabelecer uma nova categoria de como as proteínas são controladas no corpo. Em sua busca para entender o que acontece todos os dias nas células humanas, os cientistas conhecem duas maneiras principais de as proteínas trabalharem. Uma maneira é as enzimas colocarem marcas químicas nas proteínas, desligando-os e ligando-os. A outra maneira é as moléculas de flutuação livre na célula interagirem de forma reversível com as proteínas para controlar suas funções. Este estudo parece estabelecer uma terceira via, que é um híbrido dos dois - onde essas moléculas flutuantes formam diretamente marcas químicas nas proteínas com as quais interagem, causando efeitos específicos e duradouros. "Encontrar este tipo de regulação com KEAP1 sugere que é uma forma generalizada de controlar a função da proteína, "Moellering disse.

A descoberta sugere novas possibilidades terapêuticas. As empresas farmacêuticas estão muito interessadas em como ativar e desativar o KEAP1, porque é a chave para tantos transtornos. Tentativas anteriores focadas em alvejar o próprio KEAP1 encontraram desafios em ensaios clínicos; esta nova compreensão de como o metabolismo se integra à via pode sugerir um novo mecanismo para alcançar o mesmo efeito, Moellering disse.