A cada minuto de cada dia, nosso corpo se adapta para atender às necessidades de cada momento. Quando comemos carboidratos, nos exercitamos ou ficamos doentes, as reações químicas dentro de nossas células são ativadas, desaceleradas ou mudam de estratégia para que tenhamos a energia e a força de que precisamos.
Tudo isso acontece sem que saibamos, talvez explicando por que se entende tão pouco sobre como o corpo sente e responde a essas demandas constantes. Buscando respostas para essa pergunta, cientistas da University of Utah Health conduziram pesquisas que abrem um mundo totalmente novo dentro de nossas células. Seu estudo, publicado na Ciênciarevela uma vasta rede de interações que sugerem como as células se ajustam em tempo real para suportar o estresse em nossa saúde.
“Estamos descobrindo como a natureza evoluiu para ‘drogar’ suas próprias proteínas e vias”, diz Jared Rutter, Ph.D., distinto professor do Departamento de Bioquímica da Universidade de Utah e autor correspondente do estudo. “Seguindo o exemplo da natureza, estamos aprendendo a fazer melhores tratamentos.”
Essas descobertas – e a tecnologia que as tornou possíveis – se tornaram a base para a empresa de biotecnologia Atavistik Bio, co-fundada por Rutter. A empresa está aproveitando esse novo entendimento para acelerar a descoberta de medicamentos para doenças metabólicas e câncer.
Em um nível mais fundamental, diz Rutter, o avanço aprofunda o conhecimento sobre como as células e nossos corpos funcionam.
Uma Nova Fronteira
A rede descrita no estudo representa uma camada subestimada de regulação nas células que vem de uma fonte inesperada. Por quase 20 anos, o laboratório de Rutter pesquisou o metabolismo, as reações químicas que produzem energia e constroem componentes essenciais para manter as células funcionando sem problemas. Sua nova pesquisa descobriu que os produtos intermediários dessas reações químicas são mais do que blocos de construção passivos e fontes de combustível para as células, como se pensava há muito tempo.
Em vez disso, esses produtos intermediários, juntamente com outros metabólitos, formam uma rede expansiva de sentinelas que monitoram o ambiente e solicitam que as células se adaptem quando necessário. Eles fazem isso interagindo com proteínas e modificando a forma como elas funcionam. Uma grande refeição bombeia muitos carboidratos no corpo? Ou muita gordura? Como um interruptor ferroviário que guia um trem para um novo trilho, essas interações proteína-metabólito mudam as operações metabólicas para quebrar esses nutrientes e estabilizar o curso.
O primeiro autor do estudo, Kevin Hicks, Ph.D., desenvolveu uma nova tecnologia, denominada MIDAS, que revela a enormidade da rede regulatória que atua como uma interface entre estímulos ambientais e o metabolismo celular, chamada de interactoma proteína-metabólito. A técnica altamente sensível identificou interações que nunca haviam sido vistas. Uma análise de 33 proteínas humanas envolvidas na conversão de carboidratos em combustível encontrou 830 interações com metabólitos. Dado que existem milhares de proteínas na célula, prevê-se que a escala total da rede seja muito maior.
“É surpreendente o quão pouco sabemos sobre a extensão dessas interações”, diz Hicks. “Estamos empurrando nossa compreensão da rede biológica em novas direções.”
Processos metabólicos que descarrilam podem levar a doenças e enfermidades. Rutter e Hicks dizem que lançar luz sobre interações adicionais na rede levará a uma melhor compreensão das causas profundas das doenças – e ao desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas para colocar as coisas de volta nos trilhos.