Cientistas que exploram o processo de envelhecimento humano descobriram um novo concorrente, uma proteína pouco estudada nas estruturas celulares que não recebeu muita cobertura, apesar de ser uma das primeiras organelas descobertas há mais de um século.
O aparelho de Golgi, também conhecido como aparelho de Golgi e complexo de Golgi, é uma organela de aparência estranha, como uma folha de massa dobrada ou camadas de cobertura de açúcar. Mas desempenha um papel importante em células vegetais e animais complexas, processando e empacotando proteínas e lipídios antes de transportá-los para outras partes da célula ou de secretá-los.
Em 1898, Camillo Golgi, um biólogo italiano que estudava o sistema nervoso, ficou surpreso ao descobrir esta organela. Portanto, cientistas da Universidade da Califórnia, em Riverside (UCR), também se depararam com um aspecto especial desta organela enquanto estudavam os estressores das plantas – ela tem um grande potencial na proteção da vida útil das células.
“Para nós, esta descoberta é enorme”, disse a coautora do estudo Katie Dehesh, professora do Departamento de Bioquímica Molecular da UCLA. “Pela primeira vez, identificamos a profunda importância de uma organela na célula que não havia sido previamente implicada no processo de envelhecimento”.
Ao estudar como as células vegetais de Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) controlam as respostas a factores de stress como infecção e luz insuficiente, os investigadores descobriram que o aparelho de Golgi e uma proteína chave dentro dele desempenham um papel importante na sobrevivência celular quando confrontados com stress externo.
As proteínas oligoméricas conservadas do Golgi (COG) ajudam o Golgi a anexar açúcares (carboidratos) a outras proteínas e lipídios e, em seguida, transferir esses pacotes para outras proteínas e lipídios. O processo de glicosilação é crítico para a função celular e muitos processos biológicos, como o dobramento de proteínas e a função da resposta imune adaptativa.
“O aparelho de Golgi é como o correio da célula”, disse o autor principal Heeseung Choi, pesquisador do Departamento de Botânica e Ciências Vegetais da UCLA. "Eles embalam e enviam proteínas e lipídios para onde são necessários. Danos ao aparelho de Golgi podem causar caos e problemas nas atividades de uma célula, afetando o modo como a célula funciona e se mantém saudável." Os pesquisadores compararam as proteínas COG a carteiros, supervisionando o movimento dos “envelopes” das vesículas que transportam outras moléculas ao redor da célula.
Para o COG, os pesquisadores projetaram plantas para que não pudessem produzir a proteína naturalmente. Embora estas plantas cresçam normalmente em condições óptimas, uma vez que perdem luz, declinam rapidamente e são incapazes de converter a luz solar em açúcar. Na verdade, as plantas sem COG murcharam, amarelaram e morreram três vezes mais rápido do que os espécimes não modificados nas mesmas condições de privação de luz.
“No escuro, os mutantes COG mostraram sinais de senescência que normalmente apareceriam em plantas selvagens e não modificadas por volta do nono dia”, disse Choi. “Mas nos mutantes, esses sinais apareceram em apenas três dias”.
No entanto, ao restaurar a capacidade das plantas de produzir COG, os seus sintomas desapareceram e assemelharam-se a espécimes “normais”. “Depois que revertermos as mutações, é como se nada tivesse acontecido”, disse Dehesh.
Estas respostas destacam a importância crítica das proteínas COG e da função normal do Golgi no controle do estresse.
O que isso tem a ver conosco? Embora as células vegetais sejam claramente diferentes das células animais, existe uma “agência postal” de Golgi em todas as nossas células eucarióticas complexas.
Estudos anteriores descobriram que a disfunção do complexo COG humano, que é composto por oito subunidades da proteína COG, pode afetar gravemente as principais funções biológicas, como a glicosilação, a classificação de proteínas e o funcionamento geral do aparelho de Golgi. A disfunção e desregulação da glicosilação de Golgi também estão associadas à proliferação de células cancerígenas e à progressão da doença.
Os investigadores planeiam agora estudar os efeitos da interrupção desta via nas células humanas e as suas potenciais ligações aos efeitos do envelhecimento e do stress. Potenciais terapias direcionadas poderiam melhorar a saúde celular e defender contra fatores de estresse que podem levar ao envelhecimento prematuro.
“Nosso estudo não só melhora a nossa compreensão de como as plantas envelhecem, mas também fornece pistas importantes sobre o envelhecimento dos seres humanos”, disse Dehesh. "Quando o complexo proteico COG não funciona adequadamente, pode fazer com que as nossas células envelheçam mais rapidamente, como vemos nas plantas. Esta descoberta pode ter implicações profundas para o estudo do envelhecimento e das doenças relacionadas com a idade."
A pesquisa foi publicada na revista Nature Plants.