6.1.16

Forma e tamanho das mitocôndrias influenciam o amadurecimento celular




De acordo com experimentos realizados no laboratório da IQ – USP pelas pesquisadoras Alicia Juliana Kowaltowski e Maria Fernanda Pereira de Araújo Demonte Forni, não são apenas os genes e o ambiente em que se desenvolvem que definem a função das células como também suas estruturas internas.

A pesquisa verificou que a forma e o tamanho das mitocôndrias influenciam o tipo de tecido que as células-tronco adultas podem originar. No experimento foi extraída células-tronco adultas da pele de camundongos e, por meio de estímulos químicos, as induziram a se transformar em células de osso, cartilagem ou gordura.

O processo de amadurecimento das células é complexo e por meio dele as células adquirem características específicas e para entender melhor este processo as pesquisadores analisaram a dinâmica das mitocôndrias e as proteínas que as coordenam. Estas podem se fundir umas com as outras e gerar mitocôndrias maiores e mais alongadas ou se dividir e originar mitocôndrias menores e de formato arredondado.

Sobre a pesquisa e seus resultados

No estudo publicado na Stem Cells, o grupo da USP induziu as células-tronco a se especializarem e avaliou como variavam a forma e a função das mitocôndrias e a produção de mitofusina 2 e DRP1. Os pesquisadores também analisaram o metabolismo energético das células ao medir o consumo de oxigênio pelas mitocôndrias. Por meio de um processo chamado respiração celular, essas organelas usam o oxigênio para quebrar moléculas de açúcar (glicose), gerando energia na forma de ATP.

Os pesquisadores observaram que, durante a diferenciação celular, a produção de mitofusina 2 e DRP1 variava de acordo com o destino da célula. “As células que viravam osso e gordura produziam mais mitofusina 2 e tinham mitocôndrias alongadas, enquanto as que se transformavam em cartilagem sintetizavam mais DRP1 e tinham mitocôndrias menores e arredondadas”, diz Maria Fernanda. As células com mitocôndrias mais alongadas respiravam mais — e produziam mais energia — do que aquelas com mitocôndrias esféricas. De acordo com algumas hipóteses, as mitocôndrias mais alongadas produziriam mais energia porque teriam mais cópias das enzimas envolvidas no ciclo de Krebs, a sequência de reações químicas que produz ATP.

Causa ou consequência?
Mas ainda restavam dúvidas. Esses resultados não permitiam saber se a mudança na forma e no tamanho das mitocôndrias estava direcionando o destino da célula ou se, ao contrário, era a função final da célula que definia a morfologia das mitocôndrias. Para desfazer a dúvida, foram necessários novos experimentos. Alicia e Maria Fernanda decidiram, então, restringir a síntese de mitofusina 2 nas células com mitocôndrias alongadas e bloquear a produção de DRP1 nas células em que essas organelas eram pequenas e arredondadas.

Para a surpresa de todos, quando as mitocôndrias pararam de se fundir ou de se dividir, as células perderam a capacidade de se diferenciar. “Elas não conseguiam mais se transformar em células maduras”, diz Alicia. “Isso significa que a alteração na forma das mitocôndrias é essencial para a diferenciação das células-tronco”, conclui. Segundo as pesquisadoras, essa mesma influência deve ocorrer com outros tipos de célula-tronco.

O grupo agora pretende comparar camundongos submetidos a diferentes tipos de dieta, uma livre, em que os animais podem comer quando e o quanto quiserem, e outra, controlada, para verificar o impacto da alimentação no metabolismo mitocondrial e se isso interfere na diferenciação das células-tronco.


Artigo científico
FORNI, M. F. et al. Murine mesenchymal stem cell commitment to differentiation is regulated by mitochondrial dynamics. Stem Cells. dez. 2015.

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