Uma descoberta estrutural pode redefinir o entendimento sobre como as células organizam o tráfego interno de membranas — processo essencial para reciclagem de proteínas, resposta imune e até infecção viral. Pesquisadores do MRC Laboratory of Molecular Biology, em Cambridge, identificaram um segundo sítio de ligação da proteína RAB5 no complexo humano VPS34-CII, uma enzima central na produção de lipídios sinalizadores.

O trabalho, liderado por Saule Špokaite e Roger L. Williams, foi publicado nesta quinta-feira (20), na revista eLife, e combina microscopia crioeletrônica de alta resolução (cryo-EM), mutagênese dirigida, ensaios bioquímicos e experimentos em leveduras para mapear com precisão a interação molecular.

A enzima VPS34 pertence à classe III das fosfatidilinositol 3-quinases (PI3Ks) — considerada a forma mais ancestral do grupo e presente em todos os eucariotos. Ela catalisa a produção de PI3P, um fosfolipídio que regula o amadurecimento de endossomos, a fagocitose e a autofagia.

No interior celular, VPS34 atua em dois grandes complexos multiproteicos:

VPS34-CI, associado à autofagia

O novo estudo mostra que o complexo VPS34-CII pode se ligar simultaneamente a duas moléculas da GTPase RAB5A, proteína responsável por recrutar o complexo às membranas dos endossomos iniciais.

Até então, acreditava-se que a ativação de VPS34-CII por RAB5 ocorria em um único ponto, localizado na subunidade VPS34. A nova estrutura, resolvida a 3,2 Å de resolução, revelou um segundo sítio na proteína VPS15.

Segundo os experimentos cerca de 15% das partículas analisadas exibiam duas moléculas de RAB5A ligadas simultaneamente; mutação isolada em um dos sítios reduziu parcialmente a atividade enzimática; e a combinação de mutações nos dois sítios aboliu completamente a ativação por RAB5A.

“Os dados indicam que ambos os sítios são necessários para a ativação plena do complexo”, descrevem os autores.

Ensaios em levedura reforçaram a hipótese evolutiva: enquanto o sítio recém-identificado na VPS15 é altamente conservado, o sítio da VPS34 não aparece preservado em espécies como Saccharomyces cerevisiae. Isso sugere que o mecanismo de dupla ancoragem pode ter surgido como adaptação a sistemas endocíticos mais complexos em organismos superiores.

O estudo também esclarece como diferentes proteínas RAB recrutam complexos distintos. A GTPase RAB1A, por exemplo, ativa preferencialmente o complexo VPS34-CI, enquanto RAB5A ativa o CII.

As diferenças residem na geometria do sítio de ligação e na conformação das regiões “Switch” das GTPases — pequenas mudanças estruturais que determinam qual complexo será recrutado.

“Não se trata apenas da presença da proteína RAB, mas da forma como ela se encaixa no complexo”, apontam os pesquisadores.

A relevância do achado vai além da biologia estrutural. Vias dependentes de VPS34 e PI3P participam de processos críticos como: degradação de receptores celulares; resposta imunológica e controle de infecções virais.

Estudos recentes indicam que vírus podem sequestrar essas vias para facilitar sua replicação. Entender com precisão como o complexo é ativado pode abrir caminhos para intervenções terapêuticas futuras.

Além disso, o trabalho identificou um motivo estrutural inesperado na subunidade BECLIN1: um dedo de zinco coordenado por dois motivos CXXC, estrutura até então pouco caracterizada.

A avaliação editorial da própria revista classificou o estudo como “um avanço fundamental na compreensão da localização e regulação do VPS34”.

Ao revelar que o complexo pode interagir com duas moléculas de RAB5 simultaneamente — e que esse mecanismo tem raízes evolutivas profundas — o trabalho amplia o entendimento sobre como as células organizam sua logística interna.

Em um cenário em que disfunções no tráfego endossomal estão associadas a doenças neurodegenerativas, câncer e infecções, desvendar esses detalhes moleculares não é apenas uma curiosidade estrutural, mas um passo estratégico na biologia celular contemporânea.