Células de moscas-das-frutas usam estruturas celulares complexas previamente desconhecidas para armazenar fosfato, uma molécula essencial para a vida

O fosfato é essencial à vida. Agora, os pesquisadores descobriram uma minúscula estrutura dentro das células animais que age como um reservatório de fosfato, ajudando a regular os níveis do nutriente dentro das células e desencadeando processos que mantêm os tecidos quando ele está em falta ¹ . Os pesquisadores classificam a estrutura como um novo tipo de organela — estruturas fundamentais nas células, como o núcleo, a mitocôndria e a membrana, que funcionam como órgãos em miniatura em seu corpo.

“Este é um dos primeiros estudos a realmente encontrar o armazenamento de fosfato em uma célula animal”, diz Rebekka Wild, bióloga estrutural da agência nacional de pesquisa francesa CNRS em Grenoble, que não participou da pesquisa. “É realmente emocionante.”

Nas plantas, bactérias e leveduras, o fosfato é importante para o crescimento celular e ajuda as células a se comunicarem e gerarem energia. Embora seja conhecido por ser essencial em tecidos e células animais, poucos estudos exploraram suas funções específicas. Charles Xu, geneticista da Universidade Rockefeller em Nova York, estava curioso sobre o papel do fosfato na regulação da renovação tecidual no intestino da mosca-das-frutas, um modelo útil para estudar como as doenças afetam as células do intestino humano. “Isso não é muito conhecido, especialmente em células animais”, diz Xu.

Descobertas de moscas-das-frutas

Xu e seus colegas alimentaram moscas-das-frutas ( Drosophila melanogaster ) com ácido fosfonofórmico (PFA), que inibe a absorção de fósforo nas células. Quando os pesquisadores mancharam e fizeram imagens das células do revestimento intestinal das moscas, eles notaram que a falta de fosfato levava a um aumento no número de células. Essa rápida multiplicação celular também ocorreu quando Xu e seus colegas alimentaram as moscas com alimentos que continham 10% menos fosfato do que os níveis padrão, indicando que o fosfato realmente teve um impacto no número de células.

Para descobrir como o fosfato estava tendo esse efeito, Xu e sua equipe investigaram se os baixos níveis de fosfato afetavam a expressão gênica. Um gene que os autores chamam de PXo é semelhante a um gene de mamífero que codifica uma proteína sensível ao fosfato. Xu e seus colegas descobriram que a expressão de PXo era mais fraca quando as células eram privadas de fosfato. Essa expressão gênica reduzida também acelerou a divisão celular. No entanto, a divisão celular desacelerou quando os pesquisadores ajustaram o gene para superexpressar a proteína PXo.

Os pesquisadores rotularam a proteína PXo com uma etiqueta fluorescente e notaram que ela estava associada a uma série de estruturas ovais nas células que não pareciam ser nenhuma das organelas conhecidas.

Reservatórios de fosfolipídios

“Eles eram bastante visíveis e nos perguntávamos o que eram”, diz Xu. Quando os cientistas observaram mais de perto as estruturas misteriosas, eles viram que tinham várias camadas de membrana e a proteína PXo estava transportando fosfato através delas. Uma vez dentro das organelas desconhecidas, o fosfato foi convertido em fosfolipídios, os principais blocos de construção das membranas celulares.

Quando as células da mosca foram privadas de fosfato, as organelas se separaram e liberaram os fosfolipídios armazenados em cada célula, indicando que elas funcionam como reservatórios, diz Xu. Essa quebra ativou a maquinaria celular conhecida como Cka, desencadeando um sinal de estresse que aumentou a produção de novas células. Essa pode ser uma maneira de o revestimento intestinal manter os níveis de fosfato estáveis, porque o aumento do número de células pode absorver mais do nutriente, diz Xu. “É benéfico para o organismo regenerar mais dessas [células] saudáveis”, diz ele.

Wild diz que as descobertas estabelecem as bases para explorar se existem organelas semelhantes de armazenamento de fosfato em outros animais, incluindo humanos. Ela acrescenta que pode ser útil examinar mais profundamente a estrutura da proteína PXo, para desvendar como ela transporta o fosfato para as organelas. “Isso seria muito interessante, principalmente para quem vem do lado da biologia estrutural”, diz ela.

Xu diz que o próximo passo pode ser investigar como essas organelas armazenadoras de fosfato interagem com outras organelas e como sua dinâmica muda com o tempo. “Abriu a porta para muitas outras questões”, diz ele.

A descoberta de uma nova organela em células animais também destaca o quanto ainda há para aprender sobre a fisiologia celular, acrescenta Xu. “A beleza está aí, só esperando que a descubramos”, diz ele.

Artigo Retirado da Nature.