2010-07-28

Subject: Células envelhecidas perdem bombas proteicas

 

Células envelhecidas perdem bombas proteicas

 

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@ NatureUma família de proteínas que bombeiam moléculas através da membrana celular podem ajudar a explicar porque as leveduras, e quem sabe outros organismos, não são capazes de continuar a produzir cópias de próprios para sempre.

As mesmas proteínas também podem, em parte, explicar o motivo porque as células estaminais e as cancerosas continuam a dividir-se eternamente.

As leveduras, tal como as nossas próprias células, têm uma capacidade finita de se reproduzirem: a célula-mãe apenas é capaz de produzir 20 a 30 células-filhas antes de perder a capacidade de se replicar e morrer.

Os cientistas têm proposto um número de explicações para esta situação mas ainda não localizaram com exactidão o mecanismo que a controla. Este último estudo, publicado na última edição da revista Nature Cell Biology, implica a família de proteínas conhecida por proteínas de resistência múltipla aos medicamentos, referindo os autores que a descoberta também pode ajudar a explicar a razão da capacidade das células estaminais de replicação.

As proteínas da multirresistência aos medicamentos (MDR) são conhecidas por ajudarem as células cancerígenas a expelir os medicamentos anticancro, daí o seu nome, mas também são responsáveis pelo movimento de compostos através da membrana celular de células normais. 

Rong Li e os seus colegas do Instituto Stowers de Investigação Médica em Kansas City, Missouri, descobriram que uma levedura que não apresenta certas proteínas MDR têm um período reprodutivo mais curto e produzem menos células-filhas. Leveduras geneticamente modificadas para conter mais destas bombas, no entanto, produzem mais células-filhas.

Os cientistas há muito que utilizam a levedura da cerveja Saccharomyces cerevisiae, um fungo unicelular, como modelo para o estudo do envelhecimento mas as suas células não se dividem da mesma forma que as nossas células da pele ou do intestino. As leveduras dividem-se por gemulação, originando uma célula-mãe e uma célula-filha diferentes em dimensão.

Estudos anteriores mostraram que, durante a divisão, a célula-mãe conserva as proteínas outros componentes celulares danificados que podem ser danosos para a gémula. "A célula-mãe é muito altruísta e mantém tudo o que é mau para si", diz Li. De facto, alguns investigadores já propuseram que a capacidade reprodutora finita da célula-mãe é o resultado da acumulação destes compostos tóxicos e danificados.

Li, no entanto, tinha outra hipótese. Ela descobriu que a divisão em leveduras também resulta numa distribuição desigual das proteínas MDR. A célula-mãe retém as proteínas MDR originais e a gémula fica com as novas, recém-formadas proteínas MDR. Dado que o fornecimento dessas proteínas para a célula-mãe nunca é reposto, ela terá que depender do conjunto de proteínas MDR com que se formou, diz Li.

Ao longo do tempo estas proteínas decaem, algumas perdem apenas parte da função, enquanto outras deixam completamente de funcionar. Li mediu a taxa de decaimento e desenvolveu um modelo para compreender melhor a dinâmica das proteínas MDR durante o ciclo celular. 

 

O modelo sugeriu que estas proteínas perdem a maior parte da sua função quando a célula está a chegar ao fim da sua vida reprodutiva. "Começámos a ter a ideia de que se calhar essas proteínas podem estar a limitar o tempo de vida destas células", diz Li.

Se a perda das proteínas MDR realmente contribui para o envelhecimento, então as células que não são capazes de as produzir deveriam ter tempo de vida mais curto. Para testar esta ideia, os investigadores criaram três estirpes mutantes de leveduras. Cada uma não apresentava um gene que codifica uma proteína MDR em particular. A perda de um gene MDR reduziu o número de células-filhas que uma dada célula produz entre 11 e 66%, dependendo do gene que foi desactivado.

Seguidamente os investigadores acrescentaram uma cópia extra de cada um dos genes. "Isso é realmente uma variação muito pequena no nível de expressão", diz Li, mas ainda teve efeito. Os investigadores observaram um aumento de 10 a 20% no tempo de vida.

O novo mecanismo não exclui necessariamente outras vias que têm estado associadas ao envelhecimento, como o acumular de toxinas. As proteínas MDR ajudam na excreção de toxinas, logo se começam a falhar as toxinas acumulam-se ainda mais depressa. "São dois lados da mesma moeda", diz Li.

A via MDR pode também estar associada aos efeitos da restrição calórica: esta restrição calórica na dieta parece ser uma forma segura de aumentar a longevidade de muitos organismos. Se limitarmos o metabolismo, isso pode reduzir "a geração de muitos desses compostos tóxicos", diz Li. "O envelhecimento não depende de um único factor, é uma combinação de processos que se afectam uns aos outros."

Brian Kennedy, chefe-executivo do Instituto Buck de Investigação do Envelhecimento em Novato, Califórnia, considera que o estudo "coloca uma nova e muito interessante hipótese para a causa do envelhecimento em leveduras". Ele acrescenta que esta família de proteínas se mantém noutros organismos, logo pode estar envolvida no processo de envelhecimento de forma mais generalizada. "Há muitos dados fortes a apoiar este modelo."

Exactamente de que forma esta descoberta se pode traduzir no Homem ainda não é claro. As células estaminais também sofrem uma divisão assimétrica. O estudo "levanta a possibilidade intrigante de um modo de regulação semelhante poder influenciar a senescência estaminal durante o envelhecimento humano", diz Matt Kaeberlein, da Escola de Medicina da Universidade de Washington, que investiga a longevidade em leveduras, vermes e ratos.

Li refere que o mecanismo MDR também pode ajudar a explicar o motivo porque as células cancerosas, muitas delas repletas de proteínas MDR, parecem ser imortais. 

 

 

Saber mais:

Rong Li

Buck Institute for Age Research

Kaeberlein Lab

 

 

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