Tecnologia Científica

Um elevador torcido pode ser a chave para a compreensão de doenças neurológicas
Esta descoberta pioneira no mundo abre um novo campo de possibilidades, estudando se defeitos nos transportadores poderiam ser a razão por trás de doenças neurológicas como a doença de Alzheimer.
Por Universidade de Sydney - 17/02/2021


Imagem de simulação computacional do transportador de glutamato em nossas células, criada a partir de imagens de microscopia eletrônica criogênica. Crédito: Shashank Pant

Uma equipe internacional de cientistas liderada pela Universidade de Sydney revelou a forma de uma das máquinas moleculares mais importantes em nossas células, o transportador de glutamato, ajudando a explicar como nossas células cerebrais se comunicam umas com as outras.

Os transportadores de glutamato são proteínas minúsculas na superfície de todas as nossas células que ativam e desativam os sinais químicos que têm um grande papel em garantir que toda a conversa célula a célula funcione sem problemas. Eles também estão envolvidos na sinalização nervosa, metabolismo e aprendizagem e memória.

Os pesquisadores capturaram os transportadores em detalhes requintados usando microscopia eletrônica criogênica (crio-EM), mostrando que eles se parecem com um 'elevador torcido' embutido na membrana celular.

Esta descoberta pioneira no mundo abre um novo campo de possibilidades, estudando se defeitos nos transportadores poderiam ser a razão por trás de doenças neurológicas como a doença de Alzheimer.

Os resultados da pesquisa foram publicados na Nature .

“A primeira vez que vi a imagem foi incrível. Ela revelou muito sobre como funciona esse transportador e explicou anos de pesquisas anteriores”, diz o Ph.D. estudante Ichia Chen, que foi a autora principal do estudo.

Um transportador multitarefa

Os pesquisadores conseguiram 'fotografar' a estrutura do transportador de glutamato, analisando milhares de imagens presas em uma fina camada de gelo usando crio-EM, um microscópio altamente sensível que tornou essa pesquisa possível.

O Cryo-EM pode tornar visível o que é invisível a olho nu, usando feixes de elétrons para fotografar moléculas biológicas .

Os resultados também confirmam as suspeitas que os pesquisadores tiveram por algum tempo de que os transportadores de glutamato eram multitarefas.

"Usando o Cryo-EM, descobrimos pela primeira vez como esses transportadores podem realizar multitarefas - realizando as funções duplas de produtos químicos em movimento (como o glutamato) através da membrana celular, ao mesmo tempo permitindo que a água e os íons de cloreto se movam ao mesmo tempo ", disse o autor sênior, Professor Renae Ryan, da Escola de Ciências Médicas da Faculdade de Medicina e Saúde.

"Essas máquinas moleculares usam um mecanismo semelhante a elevador de torção muito legal para mover sua carga através da membrana celular. Mas também têm uma função adicional onde podem permitir que a água e íons de cloreto se movam através da membrana celular. Temos estudado isso funções duplas por algum tempo, mas nunca poderíamos explicar como os transportadores faziam isso até agora. Usando uma combinação de técnicas incluindo crio-EM e simulações de computador, capturamos esse estado raro, onde podemos observar as duas funções acontecendo ao mesmo tempo. . "
 
"Compreender como as máquinas moleculares em nossas células funcionam nos permite interpretar defeitos nessas máquinas em estados de doença e também nos dá pistas de como podemos direcionar essas máquinas com terapêutica", diz o professor Ryan.

Chave para preencher a lacuna nas doenças

Mapear em detalhes a estrutura do transportador de glutamato pode ser uma ferramenta crucial para os pesquisadores entenderem como nossos corpos funcionam e o mecanismo por trás de algumas doenças.

Defeitos no transportador de glutamato têm sido associados a muitas doenças neurológicas, como doença de Alzheimer e derrame.

Isso inclui doenças raras como a ataxia episódica, uma doença que afeta os movimentos e causa paralisia periódica, causada por um vazamento descontrolado de cloreto através do transportador de glutamato nas células cerebrais .

"Entender a estrutura do transportador de glutamato , que controla o fluxo normal de cloreto, pode ajudar a desenvolver drogas que podem 'obstruir' o canal de cloreto na ataxia episódica", disse o coautor do estudo, Dr. Qianyi Wu.

Resultado do trabalho em equipe

O artigo foi resultado de sete anos de trabalho de pesquisadores da Austrália e dos Estados Unidos.

O trabalho também destaca a importância e o potencial da microscopia de alta resolução para a compreensão dos processos biológicos.

"Estamos realmente entusiasmados em usar o novo Glacios Cryo-EM na instalação de Microscopia e Microanálise de Sydney, University of Sydney. Ter acesso a este microscópio 'internamente' acelerará nossa pesquisa e compreensão dessas importantes máquinas moleculares", disse o Dr. Josep Font, coautor sênior do estudo.

 

.
.

Leia mais a seguir