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3.4. MATRIZ MITOCONDRIAL
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Biologia e Fisiologia Celular
A matriz mitocondrial é bastante rica em enzimas solúveis. Enzimas-chave do metabolismo
oxidativo estão localizadas na matriz mitocondrial, entre as quais podemos destacar: enzimas
envolvidas na oxidação do piruvato (piruvato desidrogenase) e dos ácidos graxos; enzimas
constituintes do ciclo do ácido cítrico (com exceção da succinato-desidrogenase, que se localiza
na MMI); e algumas enzimas do ciclo da uréia (carbamoil-fosfato-sintetase e ornitinatranscarbamoilase).
Enzimas envolvidas na depuração de espécies reativas de oxigênio, tais
como a catalase, a superóxido dismutase, a glutationa peroxidase e a glutationa redutase também
são encontradas na matriz mitocondrial. Estas enzimas são fundamentais por prevenirem danos
estruturais e funcionais em lipídeos e proteínas mitocondriais.
3.4.1. DNA MITOCONDRIAL
Outra classe de proteínas presente na MMI é representada pelas proteínas
desacopladoras (UCP, do inglês uncoupling protein). Essas proteínas, ao
promoverem o influxo de prótons através da MMI, por uma via alternativa a da ATPsintase,
levam ao desacoplamento da cadeia respiratória, dissociando o transporte
de elétrons, na MMI, da fosforilação do ADP. Desta forma, parte da energia gerada
pelo influxo de prótons para a matriz é convertida em calor. Ou seja, estas proteínas
são termogênicas. Cinco proteínas desta família já foram descritas: UCP1, expressa
no tecido adiposo marrom e relacionada à termogênese; UCP2, de ampla expressão
fisiológica; UCP3, expressa na tecido adiposo marrom e na musculatura esquelética,
e também relacionada à termogênese; e UCP4 e UCP5, expressas no cérebro, e
associadas tanto à termogênese quanto à regulação de espécies reativas de
oxigênio. A UCP3 tem ganhado algum destaque na literatura pela suspeita de seu
envolvimento no mecanismo de ação do hormônio tireoidiano T3 na elevação da
taxa metabólica basal.
As mitocôndrias, juntamente com os cloroplastos, são as únicas organelas que contêm um
genoma próprio. Entretanto, a grande maioria das proteínas mitocondriais (aproximadamente
1000) é codificada pelo genoma nuclear. O DNAmt é responsável pela síntese de apenas 13
cadeias polipeptídicas, além de conter dois genes codificadores para rRNA (12S e 16S) e 22
genes para tRNA. As proteínas codificadas pelo DNA mitocondrial são: sete subunidades da
NADH-ubiquinona-oxiredutase; uma subunidade da ubiquinona-citocromo c-oxiredutase
(complexo III); três subunidades da citocromo-oxidase (complexo IV) e duas subunidades da ATPsintase
(Complexo V). Todas estas proteínas são proteínas integrais da MMI, que em associação
com outras subunidades, codificadas pelo genoma nuclear, constituem a cadeia de transporte de
elétrons.
O DNAmt humano foi completamente seqüenciado em 1981. Exceto para o genoma de
algumas algas e protozoários, o DNAmt é circular, e se assemelha, estruturalmente, ao DNA
bacteriano. Cada mitocôndria possui múltiplas cópias de DNA em sua matriz. Em células de
mamíferos, o DNAmt representa menos de 1% do DNA celular total, podendo ser encontradas até