Durante décadas, a ciência atribuiu o poder de adesão dos mexilhões a um único protagonista químico: a DOPA, um aminoácido modificado capaz de grudar em superfícies molhadas. Agora, um estudo publicado nesta segunda-feira (16), na revista Nature Communications, desafia esse paradigma e apresenta um novo personagem central nessa história: uma proteína rica em histidina, batizada de mefp-12, que atua como arquiteta da estrutura porosa da cola subaquática.

O trabalho, liderado por pesquisadores da McGill University, em colaboração com a University of Mons, o Max Planck Institute of Colloids and Interfaces e a University of Göttingen, mostra que a adesão do mexilhão é mais complexa — e mais sofisticada — do que se imaginava.

Os mexilhões do gênero Mytilus edulis fixam-se às rochas do litoral por meio de filamentos chamados fios de bisso, que terminam em uma placa adesiva microscópica. Essa placa é um material proteico poroso, resistente às ondas e à água salgada.

Desde os anos 1980, estudos apontavam a DOPA como principal responsável pela adesão, graças à sua capacidade de formar ligações com superfícies e metais. Mas, apesar de duas décadas de esforços em biomimética, adesivos sintéticos inspirados em DOPA jamais reproduziram integralmente o desempenho do material natural.

“O foco excessivo na DOPA nos impediu de enxergar outros componentes críticos do sistema”, afirma o químico Matthew J. Harrington, autor sênior do estudo. “Nossos resultados mostram que a formação da estrutura sólida da placa depende de um mecanismo distinto, controlado por histidina e zinco.”

Ao isolar vesículas secretoras da glândula adesiva do pé do mexilhão, a equipe identificou pelo menos dez proteínas envolvidas na formação da cola — o dobro das cinco tradicionalmente descritas. Entre elas, destacava-se uma proteína de alto peso molecular, fortemente marcada por corantes específicos para histidina.

A análise proteômica revelou tratar-se de uma proteína ainda não caracterizada, agora denominada mefp-12 (mussel foot protein 12). O gene correspondente foi confirmado por técnicas de biologia molecular e mostrou-se conservado em diferentes espécies do gênero Mytilus, separadas evolutivamente há pelo menos 182 milhões de anos.

A mefp-12 contém cerca de 9% de histidina em sua composição e apresenta uma região central com aproximadamente 18% desse aminoácido — uma densidade incomum em proteínas estruturais.

Modelagens estruturais com ferramentas de inteligência artificial indicaram que a mefp-12 forma estruturas helicoidais do tipo “coiled-coil”, estabilizadas por coordenação com íons de zinco (Zn²?). Diferentemente das interações hidrofóbicas típicas dessas estruturas, aqui a estabilidade depende da ligação metal-histidina.

Experimentos in vitro com um peptídeo sintético derivado da mefp-12 mostraram que, em condições semelhantes às encontradas no organismo do mexilhão, ocorre separação de fases líquido-líquido (LLPS) dependente de pH e zinco. Quando o pH aumenta — simulando a transição do ambiente ácido de armazenamento para o pH alcalino da água do mar (8,2) — os condensados líquidos se solidificam espontaneamente, formando uma rede porosa nanométrica.

A estrutura obtida em laboratório é notavelmente semelhante à da placa adesiva natural, cujos poros variam entre 0,2 e 2 micrômetros.

O novo modelo proposto sugere que a mefp-12 forma o esqueleto sólido da placa por meio de ligações histidina-zinco, enquanto proteínas ricas em DOPA permanecem como fases líquidas nos poros, garantindo adesão interfacial e autorreparo.

Essa arquitetura em rede aberta pode explicar a durabilidade da cola do mexilhão, capaz de resistir a forças mecânicas repetidas. Ligações histidina-zinco são mais fracas que as de DOPA com metais como vanádio ou ferro — cerca de um terço da força molecular — o que sugere um papel de “ligações sacrificiais”, dissipando energia antes da ruptura estrutural.

A adesão em ambiente úmido é um dos maiores desafios da engenharia de materiais. Adesivos cirúrgicos, selantes para tecidos e revestimentos anticorrosivos poderiam se beneficiar de um entendimento mais completo da química do mexilhão.

Segundo os autores, compreender o papel da histidina e do zinco abre novas rotas para o desenvolvimento de adesivos biomiméticos mais robustos e controláveis por estímulos químicos, como pH e íons metálicos.

Além disso, a descoberta revisa um dos paradigmas mais consolidados da bioquímica marinha. Ao deslocar o foco exclusivo da DOPA, o estudo amplia o horizonte da pesquisa em materiais inspirados na natureza.

“Estamos apenas começando a entender a sofisticação desse sistema”, conclui Harrington. “A cola do mexilhão não é produto de uma única molécula genial, mas de uma orquestra bioquímica cuidadosamente afinada ao longo da evolução.”