Lactilação proteica é induzida no cérebro por ativação neural e estresse social





Este artigo mostra que a lactilação proteica nas células cerebrais é regulada pela ativação neural e estresse de derrota social, paralelamente às mudanças nos níveis de lactato. O estresse aumenta especificamente a lactilação de lysina de proteínas histonas H1 em neurônios no córtex pré-frontal (PFC). Imagem creditada a Hagihara H, et al. Cell Rep 2021


Emcamundongos, a lactilação proteica ocorre em neurônios e está correlacionada com os níveis de lactato. A lactilação proteica é reforçada pela excitação neural e pelo estresse social. Pesquisadores descobriram que o estresse social aumenta especificamente a lactilação de lysina das proteínas histone H1.

Fonte: Fujita Health University

Ser intimidado deixa uma pegada bioquímica no cérebro. A lactilação proteica é uma modificação pós-translacional muito recentemente descoberta de proteína que envolve a adição de um grupo de lactil a resíduos de liseina.

Pesquisadores do Instituto de Ciência Médica Integral da Universidade de Saúde de Fujita, no Japão, juntamente com colegas da Universidade de Ibaraki e do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada, revelaram agora em camundongos que a lactilação de proteínas ocorre em neurônios no cérebro e está positivamente correlacionada com os níveis de lactato. Essa modificação foi aprimorada pela excitação neural e pelo estresse social, processos conhecidos por aumentar o lactato. O estresse, da exposição à agressão, aumentou especificamente a lactilação de lysina das proteínas histone H1.

O estudo foi publicado em 12 de outubro na revista Cell Reports.

Lactato (ácido láctico) é um produto final da via glicóltica, a taxa que aumenta junto com a demanda de energia. As concentrações de lactato corporal, inclusive no cérebro, são aumentadas após o exercício, mas também em relação a outras condições.

Níveis aprimorados de lactato cerebral têm sido observados em múltiplos distúrbios neuropsiquiátricos, incluindo esquizofrenia, transtorno bipolar, depressão grave e transtornos de ansiedade.

Pesquisas recentes descobriram a lactilação de lysina como uma nova modificação pós-translacional em macrófagos que podem ser estimulados por lactato. Os pesquisadores japoneses estavam interessados em saber se a lactilação de proteínas também ocorre em células cerebrais.

Por bioquímica, cultura celular, histologia e experimentos de comportamento de camundongos, os pesquisadores demonstraram a lactilação de proteínas dependentes da atividade neural em neurônios no cérebro do camundongo. In vivo, a região cerebral em que isso poderia ser inequivocamente estabelecido foi o córtex pré-frontal (PFC).

A lactilação proteica no PFC foi aumentada após aumentos no lactato (por injeção de lactato intraperitoneal), estimulação elétrica (por tratamento eletroconvulsivo), ansiedade (por exposição a um novo ambiente aberto) e estresse social (por exposição à agressão). O PFC é uma região cerebral envolvida no controle de cima para baixo do comportamento e das emoções.

O experimento de estresse social consistia em posicionar um rato por 10 minutos em uma gaiola de um rato maior e agressivo, para ser vigorosamente dominado. Isso se repetiu por 10 dias consecutivos, posicionando o rato pobre todos os dias na gaiola de outro grande rato agressivo, após o qual as medidas foram feitas.

"Curiosamente, esse tipo de estresse aumentou os níveis de lactato cerebral, bem como comportamentos semelhantes à ansiedade mesmo após o fim da exposição ao estresse, o que pode causar uma diminuição do pH cerebral, uma característica comum entre modelos animais de múltiplas doenças neuropsiquiátricas", explica o professor Tsuyoshi Miyakawa, autor correspondente do estudo.

"Acredita-se que o lactato tenha um efeito antidepressivo, e os níveis cronicamente aumentados de lactato cerebral podem formar um mecanismo compensatório contra o estresse."

Ao empregar espectrometria de massa, os pesquisadores identificaram 63 proteínas lactiladas no pfc do camundongo. Entre essas proteínas, a lactilação de histonas H1 foi significativamente regulamentada após a exposição de camundongos à agressão. Imagens de super-resolução com microscopia estimulada de esgotamento de emissões (STED) revelaram que o estresse aumentou a lactilação da histona H1 nos núcleos dos neurônios, mas não os astrócitos.

Modificações histonas mediam a regulação epigenética de uma grande variedade de genes. O Dr. Hideo Hagihara, autor principal do artigo, diz: "As mudanças epigenéticas sensíveis ao lactato no contexto do estresse podem desempenhar um papel na regulação mediada por genes do comportamento. No entanto, por enquanto, esses dados permanecem totalmente correlacionados. É importante fornecer insights mecanicistas sobre como a lactilação de histona pode afetar respostas relacionadas ao estresse. No momento, estamos realizando experimentos para abordar o problema."

Claramente, a demonstração de que a ativação neural leva à lactilação de proteínas, incluindo a das histonas, abriu uma nova área da neurociência.


Author: Takshi Kawamura

Contact: Takshi Kawamura – Fujita Health University

The image is credited to Hagihara H, et al. Cell Rep 2021


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