Prof. Filipe Nogueira Franco - Bioquímico e Pesquisador da UFMG
Após a descoberta do ciclo de Krebs na década de 1950, as mitocôndrias começaram a ser fortemente associadas à bioenergética celular. Essa visão se ampliou na década de 1990, quando as mitocôndrias demonstraram ser importantes contribuintes não apenas para energia, mas também para a sobrevivência celular. Essa visão deve-se ao fato da participação das mitocôndrias em ativar o processo de morte celular por apoptose, uma morte programada fisiologicamente para acontecer.
Essas descobertas abriram o caminho para a ideia de que essas organelas têm um papel muito importante na sinalização celular, atualmente sendo muito bem estabelecidos por amplas evidências científicas.
Com isso, as mitocôndrias têm sido implicadas em vários processos celulares complexos além da morte celular, como a autofagia, diferenciação de células-tronco e regulação da resposta imune.
Estrutura das mitocôndrias. (A) Importância dessa organela em diversos processos celulares.
(B) Estrutura interna das mitocôndrias. (C) localização celular e organelas próximas que fazem
contato direto com elas. Fonte: Nature reviews molecular cell biology (2020).
O duplo papel das mitocôndrias como usinas celulares e organelas de sinalização é paralelo ao fato de que elas são cercadas por duas membranas: uma membrana mitocondrial interna e uma membrana mitocondrial externa, caracterizada por composição e função diferentes. A membrana interna delimita o lúmen mitocondrial (matriz) e pode ser dividida em dois sub-compartimentos: a membrana limite interna e as cristas – invaginações que proporcionam a expansão da área de superfície e abrigam a maquinaria necessária para a respiração mitocondrial e síntese de ATP.
Em contraste, a membrana externa é lisa e geralmente permeável. É nela onde inúmeras vias de sinalização celular convergem, são decodificadas e transmitidas para o interior das mitocôndrias. Além disso, a membrana externa forma interfaces com outros compartimentos celulares - incluindo o retículo endoplasmático, lisossomos, peroxissomos, endossomos, gotículas lipídicas e a membrana plasmática – sendo essa última de extrema importância para estabelecer locais de contato.
Conforme mencionado inicialmente, um campo onde as mitocôndrias têm um papel crucial é no controle do metabolismo. Dentro disso, acredita-se que as mitocôndrias alongadas sejam mais eficientes bioenergeticamente. Esse conceito talvez decorra da observação de que as mitocôndrias se fragmentam durante a apoptose, a qual anda de mãos dadas com a crise energética das células em processo de morte. De qualquer forma, os determinantes moleculares da eficiência bioenergética residem na membrana mitocondrial interna e as mudanças na morfologia mitocondrial envolvem a remodelação da membrana.
A arquitetura e a função mitocondrial foram originalmente observadas em mitocôndrias isoladas e passando por um processo de inativação da respiração. Com isso, nota-se a importância das mitocôndrias como conversoras termodinâmicas de energia, sendo que a eficiência termodinâmica dessas organelas é um processo fixo e bem conservado.
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