Caracterização funcional e fisiológica das novas variantes da enzima Aldeído Desidrogenase 1B1 - Albuquerque, Rudá Prestes e (2024)
Aldeídos são moléculas altamente reativas em sistemas biológicos, onde causam prejuízos funcionais ao DNA e proteínas. A primeira linha de defesa contra este ataque se dá pela oxidação destas moléculas a ácidos carboxílicos, catalisada pelas enzimas da superfamília das Aldeído Desidrogenases (ALDH). Dentre os 19 genes humanos de ALDHs, ALDH2 se destaca como a enzima mais bem caracterizada, cumprindo um papel central na defesa antioxidante mitocondrial contra compostos tóxicos como o 4-hidróxido-2-nonenal e acetaldeído. O gene humano de ALDH2 é alvo de uma mutação não sinônima (E504K) muito frequente na população leste-asiática, que implica em uma redução drástica em sua atividade, responsável pelo desenvolvimento de uma resposta adversa severa ao consumo de álcool, doenças cardiovasculares e câncer. Ao longo da evolução dos cordados, o gene de ALDH2 sofreu uma duplicação gerando ALDH1B1, mas esta segunda proteína ainda permanece pouco caracterizada. Estudos de sequenciamento genômico de larga escala identificaram muitas mutações não sinônimas com frequências populacionais muito altas no gene de ALDH1B1, mas seus efeitos na função proteica e na homeostase do organismo permanecem desconhecidos. Assim, decidimos caracterizar as consequências funcionais e fisiológicas destas novas mutações. Com animais transgênicos deficientes na atividade de ALDH2, ALDH1B1 ou de ambas, fizemos um teste comportamental após uma dose aguda de etanol e observamos que, na ausência da atividade de ALDH2, ALDH1B1 medeia a resposta de detoxificação ao álcool. Dada a importância de ALDH1B1 nestes indivíduos, realizamos a expressão e purificação de ALDH1B1 recombinante com cada uma das sete mutações não sinônimas mais comuns em populações humanas. Nossos testes in-vitro verificaram a existência de prejuízos catalíticos e de estabilidade em diferentes magnitudes, mas até então não havia nenhuma intervenção farmacológica existente capaz de reverter este quadro. Desta forma, realizamos um screening molecular com 193 compostos e identificamos três ativadores para esta enzima. Apesar de funcionar na proteína recombinante isolada, o melhor ativador não foi capaz de minimizar o dano celular causado pelo estresse de aldeídos em diferentes modelos experimentais. Mesmo assim, o conhecimento gerado poderá ser usado para o desenvolvimento de novos ativadores baseando-se na estrutura química dos compostos identificados, que poderão ser úteis na determinação do envolvimento de ALDH1B1 em outros modelos de doenças ou como alternativa terapêutica para milhões de pacientes acometidos por doenças relacionadas ao estresse de aldeídos. Em suma, conseguimos demonstrar experimentalmente que ALDH1B1 cumpre um papel fisiológico importante na compensação da mutação ALDH2 E504K, e que mutações comuns em ALDH1B1 provocam prejuízo a sua função. Estes resultados podem ajudar a explicar a diferença na penetrância e severidade de muitas doenças envolvidas com a mutação em ALDH2, e colocam ALDH1B1 como um alvo promissor para a mitigação do estresse oxidativo nestes indivíduos.