Os cientistas resolveram a estrutura tridimensional de uma proteína chave envolvida na resistência ao dano oxidativo nas células, esclarecendo como as células se defendem contra o ataque constante de espécies reativas de oxigênio (ROS).

As ERO, como o superóxido e o peróxido de hidrogênio, são produzidas como subprodutos naturais do metabolismo celular e quando as células são expostas a estressores externos, como radiação e toxinas. Embora as ERO desempenhem um papel na sinalização celular e na imunidade, níveis excessivos podem causar estresse oxidativo e danificar proteínas, lipídios e DNA, levando à morte celular e a várias doenças.

Um dos principais mecanismos de defesa contra o dano oxidativo envolve enzimas antioxidantes, como as superóxido dismutases (SODs). Em particular, a superóxido dismutase de manganês (MnSOD), localizada na matriz mitocondrial, é uma enzima crítica que catalisa a conversão do radical superóxido em peróxido de hidrogênio e oxigênio.

Apesar da importância do MnSOD na proteção das células contra danos oxidativos, o mecanismo molecular detalhado pelo qual ele desempenha esta função permanece obscuro. Para descobrir estes segredos, uma equipa internacional de cientistas liderada por investigadores do Centro RIKEN para Ciência de Recursos Sustentáveis ​​(CSRS) e do Instituto de Biologia Molecular e Genética (IMBG) decidiu determinar a estrutura da MnSOD humana.

Usando técnicas de microscopia crioeletrônica de última geração, os pesquisadores visualizaram com sucesso a estrutura do MnSOD humano com uma resolução de 2,8 Å. Esta estrutura de alta resolução revelou o arranjo preciso dos átomos da proteína e forneceu uma compreensão detalhada da sua arquitetura molecular.

Os pesquisadores descobriram que o MnSOD humano forma uma estrutura homotetramérica, com quatro subunidades idênticas dispostas em formato tetraédrico. Esta organização cria um sítio ativo na interface de cada par de subunidades, onde ocorre a reação de conversão do superóxido.

Além disso, a estrutura revelou uma região de alça flexível próxima ao sítio ativo que sofre alterações conformacionais após a ligação do substrato. Esta mudança conformacional permite que a proteína capture eficientemente moléculas de superóxido e catalise a sua conversão, aumentando a sua função protetora contra o estresse oxidativo.

As descobertas deste estudo fornecem informações importantes sobre o mecanismo molecular da MnSOD na proteção das células contra danos oxidativos. A compreensão destes detalhes estruturais e mecanísticos poderia abrir caminho para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para aumentar a resistência celular ao estresse oxidativo e combater doenças relacionadas ao estresse oxidativo.

O estudo, intitulado "Estrutura Cryo-EM da superóxido dismutase de manganês humano revela o mecanismo molecular de conversão de superóxido", foi publicado na revista Nature Communications.