Limpando o lixo

Por University of California - San Diego, 11 de maio de 2023

Células-tronco tirando o lixo. Esta ilustração é de Emma Vidal de DrawImpacts. Crédito: Emma Vidal

Cientistas da UC San Diego descobriram que o método exclusivo das células-tronco de descartar proteínas mal dobradas pode ser a chave para preservar a saúde a longo prazo e evitar doenças.

À medida que os humanos continuam sua busca pela fonte da juventude, as células-tronco continuam emergindo como peças-chave na busca pela longevidade. Estudos sugerem cada vez mais que preservar a aptidão das células-tronco leva a uma vida útil mais longa, e novas pesquisas destacam a importância de manter as células-tronco limpas e organizadas.

De acordo com um estudo publicado recentemente na revista Cell Stem Cell, cientistas da Escola de Medicina da Universidade da Califórnia em San Diego descobriram que as células-tronco do sangue empregam uma técnica surpreendente para eliminar suas proteínas mal dobradas. Os pesquisadores descobriram que esse processo diminui com a idade e acreditam que aumentar esse sistema especializado de descarte de lixo pode ajudar a evitar doenças relacionadas à idade.

O estudo se concentrou nas células-tronco hematopoiéticas (HSCs), as células da medula óssea que produzem sangue novo e células imunológicas ao longo de nossas vidas. Quando sua função é enfraquecida ou perdida, isso pode levar a distúrbios sanguíneos e imunológicos, como anemia, coagulação sanguínea e câncer.

O pesquisador da UC San Diego, Robert Signer, Ph.D., descreve como as células-tronco contribuem para o envelhecimento e doenças relacionadas à idade. Crédito: Ciências da Saúde da UC San Diego

"As células-tronco estão nele para o longo curso", disse o autor sênior do estudo Robert Signer, Ph.D., professor associado da UC San Diego School of Medicine. “Sua necessidade de longevidade exige que eles sejam conectados de maneira diferente de todas as células de vida curta do corpo”.

Uma chave para manter as células-tronco felizes é manter a homeostase das proteínas. Trabalhos anteriores mostraram que as células-tronco, incluindo HSCs, sintetizam proteínas muito mais lentamente do que outros tipos de células, priorizando a qualidade sobre a quantidade. Isso os ajuda a cometer menos erros no processo, pois as proteínas mal dobradas podem se tornar tóxicas para as células se forem acumuladas.

Ainda assim, alguns erros ou danos às proteínas são inevitáveis, então os pesquisadores se propuseram a entender como as células-tronco garantem que essas proteínas sejam descartadas adequadamente.

In most cells, damaged or misfolded proteins get individually tagged for disposal. A mobile protein destroyer called the proteasome then finds the labeled proteins and breaks them down into their original amino acidAny substance that when dissolved in water, gives a pH less than 7.0, or donates a hydrogen ion." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> componentes ácidos. Mas no novo estudo, os pesquisadores descobriram que a atividade do proteassoma era especialmente baixa nas HSCs. Isso deixou a equipe intrigada: se livrar-se de proteínas danificadas é tão importante para as células-tronco, por que o proteassoma é menos ativo?

Cientistas da UC San Diego descobriram que proteínas mal dobradas foram agregadas e enjauladas em uma única área (verde) dentro das células-tronco antes de serem descartadas. Crédito: Ciências da Saúde da UC San Diego

Por meio de uma série de experimentos subsequentes, a equipe descobriu que os HSCs usam um sistema totalmente diferente. Aqui, as proteínas danificadas e mal dobradas são coletadas e trafegadas em grupos chamados agressomos. Uma vez encurralados em um único local, eles podem ser destruídos coletivamente pelo lisossomo (uma organela celular que contém enzimas digestivas) em um processo chamado agrefagia.

"O que é muito incomum aqui é que se pensava que esse caminho só era desencadeado como uma resposta extrema ao estresse, mas na verdade é o caminho fisiológico normal usado pelas células-tronco", disse Signer. “Isso enfatiza o quão crítico é para as células-tronco prevenir o estresse, para que possam preservar sua saúde e longevidade”.

So why this different system? A main advantage of the proteasome method is that it breaks proteins down immediately, producing amino acids<div class="cell text-container large-6 small-order-0 large-order-1"><div class="text-wrapper"><br />Amino acids are a set of organic compounds used to build proteins. There are about 500 naturally occurring known amino acids, though only 20 appear in the genetic code. Proteins consist of one or more chains of amino acids called polypeptides. The sequence of the amino acid chain causes the polypeptide to fold into a shape that is biologically active. The amino acid sequences of proteins are encoded in the genes. Nine proteinogenic amino acids are called "essential" for humans because they cannot be produced from other compounds by the human body and so must be taken in as food.<br /></div></div>" data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"amino acids that the cell can reuse to build new proteins. But stem cells are less interested in building new proteins. Thus the authors suggest that by storing a collection of damaged proteins in one place, stem cells may be creating their own cache of resources that can be used at a later time when they are actually needed, such as after an injury or when it is time to regenerate./p>