Tecnologia Científica

Como os processos celulares arredondam e despejam proteínas danificadas
Em experiências futuras, Strieter e colegas esperam explorar ainda mais o processo de degradação e aprender mais detalhadamente como o UCH37 consegue regular a função celular.
Por Eric Strieter - 07/11/2020


Domínio público

Em um novo artigo com resultados que o autor sênior Eric Strieter, da Universidade de Massachusetts Amherst, chama de "incrivelmente surpreendente", ele e seu grupo de laboratório de química relataram que descobriram como uma enzima conhecida como UCH37 regula o sistema de gerenciamento de resíduos de uma célula.

Strieter diz: "Levamos oito anos para descobrir isso e estou muito orgulhoso desse trabalho. Tivemos que desenvolver muitos métodos e ferramentas novos para entender o que essa enzima está fazendo."

Como ele explica, uma protease muito grande chamada proteassoma é responsável por degradar a grande maioria das proteínas em uma célula; pode ser feito de até 40 proteínas. Já se sabe há mais de 20 anos que a UCH37 é uma das enzimas regulatórias que se associam ao proteassoma, acrescenta, "mas ninguém entendia o que estava fazendo".

Acontece que o ponto crucial de todo o processo, acrescenta, é o quão complicadas podem ser as modificações em uma pequena proteína chamada ubiquitina. "Além de modificar outras proteínas, a ubiquitina se modifica, resultando em uma ampla gama de cadeias. Algumas dessas cadeias podem ter ramificações extensas. Descobrimos que o UCH37 remove pontos de ramificação das cadeias, permitindo que a degradação prossiga."

"Em vez de agir como esperado e se opor ao processo de degradação, descobriu-se que o UCH37 estava removendo pontos de ramificação das cadeias de ubiquitina para ajudar a degradar as proteínas", disse Strieter. "Você poderia pensar que removendo o sinal de degradação essa degradação seria prejudicada", acrescenta ele, "mas não funcionou dessa maneira."


Escrevendo esta semana na Molecular Cell , ele e o primeiro autor e Ph.D. O candidato Kirandeep Deol, que liderou e conduziu os experimentos, com os coautores Sean Crowe, Jiale Du, Heather Bisbee e Robert Guenette, discutem como eles responderam à pergunta. O trabalho foi apoiado pelo Instituto Nacional de Ciências Médicas Gerais do NIH.

Esse avanço pode levar a um novo tratamento contra o câncer, diz Strieter, porque as células cancerosas precisam do proteassoma para crescer e proliferar. "Muitas células cancerosas são essencialmente dependentes da função do proteassoma", ressalta. "Suas células produzem proteínas em uma taxa tão rápida que erros são cometidos e, se eles não forem eliminados, as células não podem funcionar. Como o UCH37 ajuda a eliminar as proteínas, pode ser um alvo terapêutico útil para adicionar aos inibidores de proteassoma que já tiveram sucesso na clínica. "

Para começar seu processo de anos, Strieter diz, "tivemos que encontrar uma maneira de gerar uma grande variedade de cadeias de ubiquitina que representassem a diversidade potencial em uma célula. Usar essa nova biblioteca de cadeias de ubiquitina nos permitiu interrogar o atividade da UCH37 em um ambiente controlado. Essa série de experimentos nos deu a primeira pista de que essa enzima estava fazendo algo único. "

Outro novo método desenvolvido por eles usa espectrometria de massa para caracterizar a arquitetura das cadeias de ubiquitina em misturas complexas. "Isso nos permitiu ver que a atividade que descobrimos com nossa biblioteca de substratos também estava presente em uma mistura mais heterogênea", diz Strieter. Finalmente, os químicos usaram a ferramenta de edição do gene CRISPR para remover o UCH37 das células para medir o impacto do UCH37 na degradação mediada por proteassoma in vitro e nas células .

Essa técnica trouxe mais uma surpresa. "Em vez de agir como esperado e se opor ao processo de degradação, descobriu-se que o UCH37 estava removendo pontos de ramificação das cadeias de ubiquitina para ajudar a degradar as proteínas", disse Strieter. "Você poderia pensar que removendo o sinal de degradação essa degradação seria prejudicada", acrescenta ele, "mas não funcionou dessa maneira."

Em experiências futuras, Strieter e colegas esperam explorar ainda mais o processo de degradação e aprender mais detalhadamente como o UCH37 consegue regular a função celular.

 

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