Cientistas australianos traçaram o caminho da insulina durante sua ação nas células em detalhes precisos como nunca antes visto. Isto fornece um plano abrangente para entender o que vai mal no diabetes.
O estudo inovador, realizado por Sean Humphrey e pelo Professor David James do Garvan Institute of Medical Research de Sidney, está publicado na edição online da prestigiada revista Celular Metabolism.
Descoberto pela primeira vez em 1921, a insulina é um hormônio que desempenha papel muito importante no organismo, pois ajuda-nos a baixar o nível do açúcar no sangue após uma refeição, permitindo a circulação da glicose do sangue para as células. Até agora, embora os cientistas tenham entendido o propósito da insulina em um nível mais amplo, eles estavam se esforçando para entender exatamente como ele atinge a sua meta.
Os últimos dispositivos analíticos chamados espectrômetros de massa fornecem agora a ferramenta que tem faltado – os meios de olhar para o labirinto molecular muito complexo que existe em cada célula do corpo humano.
Estes dispositivos poderosos abriram um campo conhecido como “proteômica“, que faz o estudo de proteínas em larga escala. As proteínas representam as peças de trabalho das células, usando a energia para executar todas as funções essenciais, tais como a contração muscular, batimento cardíaco ou até mesmo de memória.
Cada célula aloja várias cópias, entre 10.000 e 12.000 tipos de proteínas, que se comunicam uns com os outros, utilizando vários métodos dos quais o mais comum é um processo conhecido como “fosforilação”. Moléculas de fosfato são deliberadamente adicionadas às proteínas, a fim de transmitir informação, ou então alteram a função da proteína.
Cada um dos tipos de proteínas de uma célula tem até 20 potenciais “locais de fosforilação”, regiões em que uma molécula de fosfato pode ser adicionada. Isso aumenta o número total de estados possíveis das células a partir de um momento para o outro na casa dos bilhões.
Os autores descobriram 37.248 locais de fosforilação em 5.705 proteínas diferentes, 15% dos quais mudaram em resposta à insulina.
“Até este estudo, nós realmente não havíamos apreciado a escala e a complexidade da regulação da insulina”, disse o chefe da pesquisa Professor David James.
“Quando a insulina é liberada pelo pâncreas depois de comermos, ela viaja para as células e inicia uma cascata de fosforilação de proteínas, literalmente milhões de interações, algumas instantaneamente, levando alguns minutos ou horas. O processo é tão preciso e complexo, e ao mesmo tempo tão monumental em seu escopo, que é verdadeiramente espantoso”.
Sean Humphrey, que realizou o trabalho de espectrometria de massa, descobriu mais de 1.500 locais de fosforilação que respondem à insulina, e descreveu o processo como “abrir os olhos”.
“Quando você considera que a fosforilação é apenas um tipo de sinalização – acetilação e metilação são outras formas – você começa a entender o tipo de complexidade que enfrentamos”, disse ele.
Além de catalogar o fosfoproteome da célula de gordura, os autores descobriram nova regulação de uma proteína chamada ‘SIN1’, sendo a chave para a compreensão da cadeia de eventos que ocorre durante a insulina de sinalização. Eles também descreveram os mecanismos pelos quais a SIN1 influencia outras proteínas dentro da célula, em particular, uma conhecida como Akt.
“O estudo de Sean lançou uma nova luz sobre a forma como um dos reguladores mais importantes da célula – uma proteína chamada Akt – atua”, disse o professor James.
“Akt não só desempenha um papel na diabetes, mas também no câncer e em outras doenças, e a descoberta da fosforilação SIN1 nos dá novas informações úteis sobre como a Akt realmente funciona em uma célula. ”
“Essas abordagens em larga escala estão nos proporcionando novos níveis de compreensão da biologia humana que, até então, nunca tínhamos visto. Sem o espectrômetro de massa, nós não teríamos descoberto a importância da fosforilação SIN1 no processo de sinalização da insulina em geral.”
“É uma lição importante sobre a utilidade desta tecnologia, permitindo-nos de descobrir coisas novas sobre a célula e como ela regula a si mesmo.”
Fonte: Garvan Institute of Medical Research