Cientistas comparam mitocôndrias a baterias Tesla
Uma nova pesquisa revela que as mitocôndrias, as minúsculas usinas de força que vivem dentro das células e lhes fornecem energia, funcionam mais como uma bateria Tesla do que o tipo de bateria que você coloca em uma lanterna.
Além dos glóbulos vermelhos, todas as células do corpo humano contêm uma ou mais mitocôndrias e algumas contêm milhares. Essas estruturas celulares internas, ou organelas, usam oxigênio para fazer unidades químicas de energia para a célula.
As mitocôndrias são incomuns por terem duas membranas: uma lisa por fora e outra enrugada e dobrada por dentro.
Os cientistas chamam as dobras da membrana interna da mitocôndria de cristas. Até recentemente, eles acreditavam que o objetivo da dobra era aumentar a área de superfície para a produção de energia.
No entanto, os autores de um recente EMBO Journal papel de estudo dissipar essa ideia.
Em vez disso, eles propõem que as cristas são mais como baterias independentes trabalhando juntas em uma matriz, semelhantes às baterias Tesla que alimentam carros elétricos.
Uma série de baterias autônomas
Os pesquisadores chegaram a essa conclusão depois de visualizar a produção de energia dentro das mitocôndrias com a ajuda de microscopia de alta resolução.
“O que as imagens nos disseram foi que cada uma dessas cristas é eletricamente independente, funcionando como uma bateria autônoma”, diz o autor sênior do estudo, Dr. Orian S. Shirihai, professor de medicina em endocrinologia e farmacologia na David Geffen School of Medicine em a Universidade da Califórnia, Los Angeles.
“Um crista”, acrescenta ele, “pode ser danificado e parar de funcionar enquanto os outros mantêm seu potencial de membrana”.
Por muito tempo, os cientistas acreditaram que cada mitocôndria compreendia uma única unidade bioenergética. Os autores referem-se a experimentos anteriores típicos, cujos resultados levaram os investigadores a concluir que “toda a organela funciona como uma unidade eletroquímica”.
Na verdade, o que o Dr. Shirihai pôde ver com a microscopia tradicional parecia confirmar isso. Observar células funcionando bem com algumas mitocôndrias muito longas não sugeria a ideia de muitas baterias pequenas.
“Ninguém havia olhado para isso antes porque estávamos muito presos a essa forma de pensar; a suposição era que uma mitocôndria significava uma bateria ”, explica ele.
Imagens de alta resolução sem precedentes
No entanto, conversas com engenheiros que projetam veículos elétricos tornaram o Dr. Shirihai ciente das vantagens de conjuntos de muitas baterias pequenas em vez de uma grande.
“Se algo acontecer a uma célula [da bateria]”, observa ele, “o sistema pode continuar funcionando e várias baterias pequenas podem fornecer uma corrente muito alta quando você precisa”.
Dependendo do modelo, os veículos elétricos Tesla podem ter até 7.000 pequenas células de bateria. Eles assumem a forma de uma grade que permite ao veículo carregar rapidamente e resfriar com eficiência. Tal arranjo também oferece muita potência para aceleração.
Para dar uma olhada dentro das mitocôndrias, a equipe “desenvolveu uma nova abordagem para a geração de imagens da [membrana mitocondrial interna] em alta resolução espaço-temporal em células vivas”. Os cientistas nunca haviam visto uma resolução tão alta.
Com a microscopia de alta resolução recentemente otimizada, a equipe pode visualizar a distribuição de voltagem e a produção de energia dentro das mitocôndrias.
Aglomerados de proteínas agem como isolantes elétricos
Os pesquisadores viram como os aglomerados de proteínas entre as cristas agiam como isolantes elétricos. Eles já sabiam que sem os aglomerados de proteínas, as mitocôndrias se decompõem mais facilmente. Na verdade, a equipe também viu como as mitocôndrias sem os aglomerados de proteínas se comportavam mais como uma grande célula de bateria.
Os autores sugerem que os resultados deste estudo aumentam a compreensão não apenas de como as mitocôndrias funcionam, mas também de como as organelas contribuem para doenças, envelhecimento e até complicações médicas.
Os especialistas relacionaram uma série de complicações médicas - como lesão de isquemia e reperfusão - ao rompimento grave de cristas nas mitocôndrias.
Dr. Shirihai comenta: “Os especialistas em bateria com quem conversei originalmente ficaram muito animados em saber que eles estavam certos”.
Os cientistas acreditam que as mitocôndrias evoluíram de uma colaboração antiga que surgiu quando células com núcleos engolfaram células simples dependentes de oxigênio que não tinham núcleo. Em troca de proteção, a célula internalizada, ou organela, fornece energia a seu hospedeiro.
“Acontece que as mitocôndrias e Teslas, com suas muitas baterias pequenas, são um caso de evolução convergente.”
Dr. Orian S. Shirihai
