Pesquisadores dos Departamentos de Química e Biologia da Universidade de Konstanz obtiveram novos insights fundamentais sobre a degradação do aminoácido lisina - oncometabólitos cancerígenos como produtos intermediários

Na verdade, eles estavam procurando por uma enzima específica. O que eles descobriram é algo tão fundamental que suas novas descobertas podem muito bem entrar nos livros didáticos. Referido aqui é o aminoácido lisina, que é um bloco de construção importante nas proteínas. Em bactérias e muitos outros organismos, a lisina gera energia durante a degradação. “Pensávamos que não havia mais nada a descobrir neste campo. Então, ocorreu-nos que para muitas bactérias até agora nada se sabe sobre como a lisina é degradada, "diz o professor Jörg Hartig, bioquímico do Departamento de Química da Universidade de Konstanz.

Isso até se aplica ao organismo que é de longe o mais estudado:a bactéria Escherichia coli, em suma, E. coli - organismo modelo da microbiologia. Os resultados do trabalho colaborativo realizado por pesquisadores do Departamento de Química e do Departamento de Biologia da Universidade de Konstanz podem ser encontrados na presente edição do Nature Communications , 29 de novembro de 2018.

A degradação da lisina era até então desconhecida em muitas bactérias. O novo caminho descoberto por Jörg Hartig e seus dois pesquisadores de doutorado Sebastian Knorr e Malte Sinn fechou essa lacuna de conhecimento. “É um caminho completamente novo que segue uma rota até então desconhecida, "diz o bioquímico Hartig. Até hoje, a lisina foi considerada um dos dois aminoácidos onde o açúcar não pode ser obtido diretamente de sua via de degradação. Foi considerado apenas cetogênico em vez de glucogênico. Isso significa que os precursores do metabolismo dos ácidos graxos são obtidos durante a degradação. Os lipídios podem ser sintetizados a partir disso, por exemplo. Contudo, a síntese de açúcares a partir de blocos de construção simples é muito importante para o metabolismo.

Descobertas importantes foram obtidas ao descrever os vários estágios de degradação:Os cientistas de Konstanz, incluindo os biólogos Professor Olga Mayans e Dr. David Schleheck, foram capazes de identificar glutarato e hidroxiglutarato como produtos metabólicos, entre outros. Os pesquisadores dominaram a caracterização estrutural da enzima-chave glutarato hidroxilase resolvendo a estrutura cristalina. Eles também foram capazes de mostrar que a oxidação do hidroxiglutarato ao produto metabólico central α-cetoglutarato está acoplada à cadeia respiratória. Sobre tudo, no entanto:com o succinato como o ponto final da via metabólica, eles foram capazes de provar pela primeira vez que a lisina pode ser degradada de maneira glicogênica. Jörg Hartig resume:"A via de degradação que descobrimos é a primeira a degradar a lisina em um composto glucogênico."

O composto hidroxiglutarato, que não havia sido descrito anteriormente como um intermediário metabólico, pode atuar como um oncometabólito em humanos. Isso significa que ele pode se acumular em algumas formas de câncer e promover o crescimento do tumor. Que o hidroxiglutarato pode desempenhar um papel no câncer já em estágio de desenvolvimento é um tópico de discussão. “Se a desintoxicação deste composto for interrompida, então isso poderia contribuir para o desenvolvimento do câncer, "diz Malte Sinn. Até agora, os cientistas não estavam cientes de nenhum papel específico para este oncometabólito. Foi considerado resíduo metabólico. "Descobrimos que pelo menos em muitas bactérias não são simplesmente resíduos, mas parte de um caminho, "diz Hartig. Isso torna o hidroxiglutarato um produto intermediário.

Além de seu papel no câncer, o glutarato e o hidroxiglutarato desempenham papéis importantes em certas doenças neurodegenerativas hereditárias. Se os mecanismos de desintoxicação para produtos metabólicos já estiverem defeituosos no genoma, essas substâncias se acumulam como consequência, levando a distúrbios neurológicos já na infância. Os cientistas podem imaginar que através de organismos como a E. coli, que são capazes de realizar esta via de degradação no intestino, esses produtos metabólicos entram nas células humanas e devem ser descartados lá. Sebastian Knorr aponta que as pesquisas estão prestando cada vez mais atenção à inter-relação entre as bactérias que colonizam o intestino e os humanos. "Nossos resultados justificam dar uma nova olhada em tais processos. Talvez encontremos mais links."