Um grupo de pesquisa liderado pelo Professor Dr. Thorsten Hoppe no Instituto de Genética da Universidade de Colônia e no Cluster de Excelência CECAD em Pesquisa sobre Envelhecology identificou uma nova via biológica que mostra como o aminoácido leucina potencializa o desempenho mitocondrial. O estudo revela que a leucina estabiliza proteínas mitocondriais importantes, aprimorando a capacidade do orgânulo de produzir energia. A pesquisa, intitulada “A leucina inibe a degradação de proteínas da membrana externa mitocondrial para adaptar a respiração mitocondrial”, foi publicada na revista Nature Cell Biology.

Como a Leucina Apoia a Produção de Energia

A leucina é um dos aminoácidos essenciais, ou seja, deve ser obtida através da alimentação. Ela é um componente fundamental da síntese proteica e está presente em alimentos ricos em proteínas, como carnes, laticínios e leguminosas como feijões e lentilhas. Os pesquisadores descobriram que a leucina ajuda a proteger certas proteínas na membrana externa das mitocôndrias de se degradarem. Essas proteínas são vitais porque transportam outras moléculas metabólicas para dentro das mitocôndrias para gerar energia. Ao preservá-las, a leucina permite que as mitocôndrias funcionem de maneira mais eficiente, resultando em um aumento da produção de energia na célula.

“Ficamos entusiasmados ao descobrir que o status nutricional de uma célula, especialmente os níveis de leucina, impacta diretamente a produção de energia”, afirmou Dr. Qiaochu Li, o primeiro autor do estudo. “Esse mecanismo permite que as células se adaptem rapidamente a demandas energéticas aumentadas durante períodos de abundância de nutrientes.”

A pesquisa também revelou que uma proteína chamada SEL1L desempenha um papel crucial nesse processo. A SEL1L faz parte do sistema de controle de qualidade da célula, que identifica e remove proteínas defeituosas ou mal dobradas. A leucina parece reduzir a atividade da SEL1L, o que diminui a degradação das proteínas mitocondriais e melhora o desempenho mitocondrial. “Modular os níveis de leucina e SEL1L poderia ser uma estratégia para aumentar a produção de energia”, disse Li. “Contudo, é essencial proceder com cautela. A SEL1L também desempenha um papel fundamental na prevenção do acúmulo de proteínas danificadas, o que é essencial para a saúde celular a longo prazo.”

Implicações Mais Amplas para a Saúde e as Doenças

Para investigar o impacto mais amplo de suas descobertas, os pesquisadores estudaram o processo no organismo modelo Caenorhabditis elegans. Descobriram que problemas no metabolismo da leucina podem prejudicar a função mitocondrial e até causar problemas de fertilidade. Ao examinarem células cancerosas humanas do pulmão, descobriram que certas mutações que afetam o metabolismo da leucina ajudam as células cancerosas a sobreviver, destacando um fator importante para estratégias de tratamento do câncer no futuro.

Essas descobertas mostram que os nutrientes que consumimos vão além de simplesmente alimentar o corpo — eles influenciam ativamente como a energia é produzida dentro das células. Ao revelar como a leucina afeta o metabolismo mitocondrial, o estudo aponta para novos alvos terapêuticos potenciais para condições relacionadas à redução da produção de energia, incluindo câncer e distúrbios metabólicos.

Esta pesquisa contou com o apoio da Estratégia de Excelência da Alemanha como parte do CECAD e de vários Centros de Pesquisa Colaborativa financiados pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG). Financiamento adicional foi fornecido pelo Conselho Europeu de Pesquisa por meio da Concessão Avançada ERC “Estratégias Celulares de Controle de Qualidade de Proteínas-Degradação” (CellularPQCD) e pela Fundação Alexander von Humboldt.