Tanto as células animais quanto as vegetais dependem da autofagia, na qual o material celular danificado ou supérfluo é removido. A degradação dos substratos é feita por proteínas. Em animais, ocorre em uma organela celular chamada lisossoma e em plantas e leveduras no vacúolo. Inicialmente, as proteínas de degradação não estão localizadas no vacúolo ou lisossoma; em vez, eles devem ser transportados por receptores de transporte em pequenas vesículas para o local de ação.

A equipe do grupo de pesquisa Bioquímica do Transporte Intracelular da Ruhr-Universität Bochum (RUB), liderado pelo Dr. Harald Platta, demonstrou com sucesso o quão indispensável o receptor de transporte Vps10 é para o processo.

Em um segundo estudo, os pesquisadores analisaram a proteína Vac8, que regula a fusão de pequenas e grandes vesículas com a membrana do vacúolo, de modo que a respectiva carga possa ser liberada para o interior do vacúolo.

Os resultados foram publicados em junho e julho de 2019 no Relatórios Científicos e Célula revistas.

Indispensável para a degradação de substratos complexos

Os pesquisadores demonstraram que o receptor de transporte Vps10, que em plantas e leveduras direciona a proteína de degradação Pro-Pep4 do retículo endoplasmático para o vacúolo, não é apenas um dos vários receptores trocáveis. "Em vez, Vps10 contribui significativamente para a atividade do vacúolo durante a degradação dos próprios componentes da célula, transportando efetivamente Pro-Pep4, "diz Harald Platta.

Sem Vps10, cuja contraparte nas células humanas é chamada sortilina, Pro-Pep4 não pode ser transportado de forma eficiente para o vacúolo e ativado para Pep4, que é chamada de catepsina D em humanos.

Embora a degradação de pequenas proteínas e ribossomos ocasionais no vacúolo ainda seja possível sem Vps10, descobriu-se que a degradação de substratos complexos, como peroxissomos ou mitocôndrias, não pode mais ocorrer efetivamente sem Vps10 e está associado a um mau funcionamento e, portanto, à maturação ineficiente do Pro-Pep4.

Conseqüências de longo alcance

"Os resultados deste estudo também são relevantes para questões de acompanhamento, "explica Platta." Pep4 determina, por exemplo, a toxicidade de vários fungos que são prejudiciais às plantas. Além disso, Pep4 protege as células de levedura da formação espontânea de príons, isto é, partículas específicas de proteínas nocivas, enquanto a perda da atividade Pep4 resulta em uma vida útil mais curta. Em mamíferos, uma deficiência do homólogo Pep4 catepsina D maduro leva a distúrbios neurodegenerativos. E o mau funcionamento da pró-catepsina D foi observado em várias formas de câncer. "

As vesículas e as membranas de vacúolo devem se fundir umas com as outras

O segundo estudo analisou a proteína Vac8, que está intimamente relacionado às proteínas placoglobina de mamíferos, um supressor de tumor, e catenina. Enquanto o último medeia os contatos célula-célula na membrana plasmática, Vac8 regula a fusão das membranas das vesículas de transporte com a membrana vacuolar dentro da célula. Estas são pequenas vesículas contendo proteínas de degradação ou grandes vesículas carregadas com os substratos a serem degradados.

Ao contrário do que se possa supor, a fusão das membranas não parece ocorrer por ligação a outras proteínas, mas, como os pesquisadores demonstraram, via coordenação de lipídios. "No decorrer do estudo, fomos capazes de mostrar que a fusão e a atividade degradante do vacúolo em células deficientes em Vac8 podem ser regeneradas pela adição experimental dos blocos de construção lipídicos da membrana, ácido oleico e glicerol, "diz Harald Platta. Segundo os pesquisadores, é por isso que o Vac8 desempenha um papel crucial na degradação autofágica de todos os substratos testados - proteínas citosólicas, ribossomos e peroxissomos.

Consequentemente, Vac8 parece não apenas atuar como uma molécula adaptadora simples entre duas membranas, mas também pode definir a composição dos lipídios circundantes, a fim de preparar o contato entre as duas membranas. "Isso levanta novas questões interessantes sobre a identidade dos tipos de lipídios envolvidos, "como Harald Platta descreve questões potenciais de pesquisas futuras.