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Pesquisadores identificam novas características em uma das principais enzimas que contribuem para a geração de energia nas células
A geração de energia (ATP) nas mitocôndrias das células é um dos processos biológicos mais importantes. A compreensão molecular desta via metabólica chave permanece obscura, apesar de sua importância central nas ciências biomédicas e de energia. Em um novo estudo, pesquisadores forneceram uma visão atômica detalhada de um componente-chave do metabolismo energético mitocondrial: o complexo respiratório I.
A primeira enzima na cadeia de transporte de elétrons da mitocôndria, uma via que impulsiona a síntese de ATP, é o complexo respiratório I. Essa enzima contribui significativamente para a geração de ATP e é um ponto focal da função e disfunção mitocondrial. Com base em estudos colaborativos anteriores, pesquisadores da Universidade Goethe e do Instituto Max Planck de Biofísica, na Alemanha, e do Departamento de Física da Universidade de Helsinque, na Finlândia, acabaram de fornecer a visão atomística mais detalhada da estrutura do complexo I – uma estrutura de alta resolução resolvida em 2,1 Å.
A estrutura de alta resolução de uma proteína de membrana deste tamanho (~ 1 Mega Dalton) é um feito notável no campo da biologia estrutural da membrana e da biologia mitocondrial. Os pesquisadores aplicaram microscopia crioeletrônica de última geração para resolver as posições de várias moléculas de água ligadas a proteínas, que realizam as reações de transferência de prótons necessárias para converter a energia química em ATP.
Jonathan Lasham, doutorando do grupo de pesquisa Modelagem Multi-escala e Simulação de Proteínas Mitocondriais da Universidade de Helsinque, realizou simulações de dinâmica molecular em grande escala com os dados estruturais de alta resolução. Essas simulações revelaram um forte acoplamento entre a hidratação da proteína, a dinâmica conformacional e o estado de carga da proteína. Atualmente, essas percepções dinâmicas de alta resolução só podem ser obtidas por simulações de computador. Isso permitiu aos pesquisadores identificar válvulas moleculares e novos recursos de design em proteínas, que são importantes para alcançar alta eficiência catalítica. Cálculos e análises adicionais realizados por outros pesquisadores colaboradores do mesmo grupo de pesquisa consolidaram ainda mais os resultados da pesquisa.
“Este é mais um grande passo em nossa colaboração contínua com colegas da Alemanha e em nossa compreensão da geração de energia biológica, na medida em que o complexo respiratório I gera energia da forma mais eficiente”, destacou o Dr. Vivek Sharma, pesquisador Sênior do Departamento de Física da Universidade de Helsinque.
Os resultados foram publicados na revista científica Science Advances.
Acesse o artigo científico completo (em inglês).
Fonte: Universidade de Helsinque.
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