Mitocôndrias, O Destino Das Células 5j5h4m

Universidade Federal da Bahia Instituto de Ciências da Saúde Departamento de Ciências da Biointeração Curso de Biotecnologia Disciplina: ICSA03 - Biologia Celular Animal Docente: Marcus Welby B. Oliveira

MITOCÔNDRIA O Destino das Células ANDRADE R. O., Revista FAPESP, 238 CORPO DISCENTE: CLEITON VIANNA; VITÓRIA SANTOS; WA L E S K A N O B R E .

INTRODUÇÃO • A mitocôndria  Teoria A

endossimbiose

estrutura da mitocôndria

• Funcionalidades da mitocôndria 

Metabolismo



Regulação

Figura 1 – Simulação 3D de uma mitocôndria. Fonte:

A MITOCÔNDRIA MITOCÔNDRIAS

GENOMA PRÓPRIO

Figura 3 - Esquema simplificado dos processos que envolvem a respiração aeróbia (Fonte: Objetos educacionais/Mec)

ATP

INTRODUÇÃO

Vídeo original disponível em: http://www.corticalstudios.nl/

O DESTINO DAS CÉLULAS A forma e o tamanho das mitocôndrias influenciam o amadurecimento celular

• Genótipo • Ambiente • Estruturas celulares Forma

 Mitocôndrias

Tamanho Figura 2 – M.E. Diversidade em tamanhos e formatos nas mitocôndrias. Fonte: Imagens do Dr. Christopher Bleck, Ph.D.

As Células Tronco • Totipotentes • Pluripotentes • Pluripotentes Induzidas • Multipotentes

Figura 3: adaptado de http://nassites.org/stemcells/stem-cell-basics/

O Destino das Células CÉLULAS TRONCO MESENQUIMAIS

MESENCHYMAL STEM CELLS = MSCs

O DESTINO DAS CÉLULAS As Pesquisadoras

O DESTINO DAS CÉLULAS “O Comprometimento com a diferenciação de células tronco de roedores é regulada pela dinâmica mitocondrial. “ (Forni M. F. et al, 2015)

O EXPERIMENTO

O DESTINO DAS CÉLULAS O EXPERIMENTO

• Osso • Cartilag em • Gordura

O DESTINO DAS CÉLULAS DIFERENCIAÇÃO

Demanda Energia

Metabolismo Energético

Dinâmica Mitocondrial

O DESTINO DAS CÉLULAS RESULTADOS Adipogênese *Aumento relativo nos níveis da mRNA Creb *Aumento da quantidade de mitocôndrias *Aspecto alongado *Aumento no consumo de O2 *Aumento dos processos de fusão mitocondrial *A adipogênese é dependente da reorganização da rede mitocondrial, aumento de quantidade de mitocôndrias e ocorrência da fusão.

O DESTINO DAS CÉLULAS RESULTADOS

Osteogênese *Aumento reativo de Osterix mRNA *Deposição de matriz calcificada *Aspecto alongado *Aumento da quantidade de mitocôndrias *Aumento dos processos de fusão mitocondrial *Aumento no consumo de O2 *É dependente da capacidade das MSCs se reorganizarem em sua rede mitocondrial em unidades hiper fusionadas.

O Destino das Células Condrogênese *Aumento da expressão gênica do gene mRNA Col2a *Aumento de deposição matricial de proteo e glicosaminoglicanos *Fragmentação nos estágios iniciais de desenvolvimento *Aspecto mais arredondado *Ocorreu mais fissão com supressão das fusões *Diminuição da respiração (consumo de O2) *Acúmulo de lisossomos

O Papel da Mitofusina 2 e da DRP1 MITOFUSINA 2 E DRP1 variam de acordo com o destino da célula: ◦ MITOFUSINA 2 ◦ Coordena a dinâmica mitocondrial ◦ Mitocôndrias maiores e mais alongadas energia ◦ Osso e gordura ◦ DRP1 ◦ Mitocôndrias menores e mais arredondadas ◦ Cartilagem

respiram mais

mais

O Papel da Mitofusina 2 e da DRP1 A forma e o tamanho das mitocôndrias direcionam o destino das células? OU É a função final da célula que determina a forma e o tamanho das mitocôndrias?

Mitofusi na 2 DRP1

• alongadas

FUSÃ O • arredondadas

FISSÃ O

O Papel da Mitofusina 2 e da DRP1 ALTERAÇÕES MORFOLÓGICAS NAS MITOCÔNDRIAS SÃO ESSENCIAIS PARA A DIFERENCIAÇÃO DAS CÉLULAS TRONCO.

Deve acontecer o mesmo com outros tipo de célula tronco.

O Destino das Células DISCUSSÃO A disponibilidade mitocondrial, seu funcionamento e abundância no meio está em afinada sintonia com as necessidades energéticas da célula. É necessário que ocorra um remodelamento da estrutura mitocondrial para que a diferenciação aconteça. Esta conexão entre a adaptação bioenergética e o remodelamento da arquitetura mitocondrial está bem estabelecida, porém a relação entre a dinâmica mitocondrial e a diferenciação de células tronco necessitam ser mais pesquisadas.

O Destino das Células CONCLUSÃO  As modulações nos processos de fissão, fusão, dinâmica mitocondrial e alterações morfológicas ocorrem nos estágios iniciais da diferenciação.  As alterações morfológicas (remodelamento) são FUNDAMENTAIS para o remodelamento ocorrer, explicado pela demonstração de que quando a fissão ou fusão é interrompida, a diferenciação NÃO acontece.  Os dados desta pesquisa mostraram que as alterações em forma e tamanho das mitocôndrias têm um papel central tanto na manutenção quanto no comprometimento à diferenciação das

Quando Comer Aumenta a Fome Dieta rica em gorduras reduz a saciedade GUIMARÃES M., ZORZETTO R., REVISTA FAPESP 212, out.2013.

Neurônios AgRP > responsáveis pela fome; Dieta HIPERLÍPIDICA rica em Gordura / Lipídios >>> ativa PROTEÍNA - Mitofusina 1 / Mitofusina 2 (Diminuindo a fusão das mitocôndrias) Turbinando essas Mitocôndrias com ATP e aumentando sua atividade metabólica Informação – Córtex – nervos aferentes e eferentes Neurônios Pomc > saciedade

Quando Comer Aumenta a Fome

© ANA PAULA CAMPOS; ILUSTRAÇÃO ALEXANDRE AFFO

Perspectivas Futuras Estudo das proteínas e enzimas com foco em saúde pública; Aprimoramento dos estudos que envolvem as células tronco; Biotecnologia cada vez mais a serviço da Ciência;

CONSIDERAÇÕES FINAIS O trabalho mostra como se dão os processos de diferenciação celular e o papel desempenhado pelas mitocôndrias neste processo. Além disso, há uma grande importância sobre este estudo devido às perspectivas futuras envolvendo as células tronco, como o tratamento de doenças degenerativas, por exemplo. Assim, é de grande importância o conhecimento e aprofundamento na área, para que haja maior desenvolvimento da mesma e retorno benéfico à população.

Indicação Didática Multimídia Vídeos disponíveis online, via YouTube.com:

•Células Tronco: A Chave da Regeneração (Dublado) Documentário Discovery Channel https://www.youtube.com/watch?v=F0VUkRZZ4FQ •Células tronco: definição e classificação https://www.youtube.com/watch?v=RhQWUpQfTU8 •Mitocôndria em 3 Atos https://www.youtube.com/watch?v=zkBPj_E1YFc

REFERÊNCIAS ANDRADE, R. O. O destino das células. Revista FAPESP 238. dez. 2015. NELSON, D. L.; COX, M. M. Lehninger Principles of Biochemistry. 5th ed. W. H. Freeman: New York, 2008. 1100p. BLECK, C. Electron Microscopy Core. Disponível em: https:// www.nhlbi.nih.gov/research/intramural/researchers/core/electron-microscopy-core/media-gallery o em: 10 de março de 2016. BANCO DE OBJETOS EDUCACIONAIS – MEC. Disponível em: http ://objetoseducacionais2.mec.gov.br/ o em: 10 de março de 2016. FORNI, M. F. et al. Murine mesenchymal stem cell commitment to differentiation is regulated by mitochondrial dynamiics. Stem Cells. dez. de 2015. LABORATÓRIO NACIONAL DE CÉLULAS TRONCO EMBRIONÁRIAS, Universidade Federal do Rio Janeiro. Células Tronco: O Que São? Disponível em: http://www.lance-ufrj.org/ceacutelulas-tronco.html o em: 10 de março de 2016. NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES. Understanding Stem Cells: An Overview of The Science and Issues from The National Academies. Disponível em: http ://nas-sites.org/stemcells/stem-cell-basics/ o em: 01 de março de 2016.