Quase todas as bactanãrias contam com as mesmas va¡lvulas de emergaªncia - canais de protea­na que se abrem sob pressão, liberando um dilaºvio de conteaºdo celular. a‰ um último esfora§o, um sistema de segurança que evita que as bactanãrias explodam e morram quando esticadas atéo limite. Se entendaªssemos como esses canais de protea­na funcionavam, antibia³ticos poderiam ser projetados para abri-los quando necessa¡rio, drenando os nutrientes de uma bactanãria ao explorar uma comporta comum a muitas espanãcies. 

Mas esses canais são difa­ceis de operar no laboratório. E quanto precisamente eles abrem e fecham, passando por um estado subcondutor e terminando em um estado dessensibilizado sob a influaªncia de forças meca¢nicas, permanece mal compreendido. Agora, uma nova pesquisa do laboratório de Thomas Walz de Rockefeller apresenta um novo manãtodo para ativar e visualizar esses canais, tornando possí­vel explicar sua função. As descobertas lana§am luz sobre protea­nas- chave da membrana em bactanãrias, e o mesmo manãtodo pode ser usado para melhorar nossa compreensão de canais semelhantes em humanos. 

"Na verdade, fomos capazes de ver todo o ciclo do canal da protea­na passando por uma sanãrie de esta¡gios funcionais", diz Walz.  

Walz hámuito se concentra na MscS, uma protea­na embutida nas membranas bacterianas que se abre em resposta a  força meca¢nica. As protea­nas MscS existem em um estado fechado enquanto repousam em uma membrana espessa. Certa vez, os cientistas suspeitaram que, quando o acaºmulo de fluido faz com que a canãlula inche e coloque tensão na membrana, ele se distende tanto que suas protea­nas se projetam. Lana§ados em um ambiente desconhecido, os canais de protea­na se abrem, liberando o conteaºdo da canãlula e aliviando a pressão atéque a membrana retorne a  sua espessura original e seus canais se fechem. 

Mas quando Yixiao Zhang, um associado de pa³s-doutorado no grupo Walz, testou essa teoria hámais de cinco anos, reconstituindo protea­nas MscS em pequenos remendos de membrana personalizados, ele descobriu que era impossí­vel abrir o canal estreitando as membranas dentro da faixa natural . "Percebemos que o afinamento da membrana não éa forma como esses canais se abrem", diz Walz. 

Esses patches personalizados, chamados de nanodiscs, permitem aos pesquisadores estudar protea­nas em um ambiente de membrana essencialmente nativo e visualiza¡-las com microscopia crioeletra´nica. Walz e Zhang resolveram ultrapassar os limites da tecnologia nanodisc, removendo os lipa­dios da membrana com β-ciclodextrina, uma substância química usada para retirar o colesterol das culturas de células. Essa tensão induzida na membrana, e Walz e sua equipe puderam observar com microscopia crioeletra´nica como o canal reagiu de acordo - eventualmente se fechando para sempre, um fena´meno conhecido como dessensibilização.  

O que eles observaram combinou com simulações de computador , e um novo modelo para a função do MscS surgiu. Quando o fluido se acumula dentro da canãlula, eles descobriram, os lipa­dios são chamados de todos os cantos para ajudar a aliviar a tensão em toda a membrana. Se a situação se tornar terra­vel, atémesmo os lipa­dios associados aos canais MscS fogem. Sem lipa­dios que os mantem fechados, os canais tem espaço para as pernas para se abrirem. 

"Pudemos ver que, quando vocêexpaµe as membranas a  β-ciclodextrina, os canais se abrem e se fecham novamente", diz Walz.  

O novo manãtodo de Walz e Zhang de manipular nanodiscos com β-ciclodextrina permitira¡ que os pesquisadores estudem dezenas de canais de protea­nas mecanossensa­veis semelhantes para, finalmente, testar suas hipa³teses em laboratório. Muitas dessas protea­nas desempenham papanãis importantes em humanos, desde a audição e o sentido do tato atéa regulação da pressão arterial. De interesse mais imediato, no entanto, éa perspectiva de explorar canais de protea­nas dos quais muitas bactanãrias diferentes dependem para sobreviver. Novos alvos de drogas são uma necessidade particular, devido ao surgimento de bactanãrias perigosas resistentes a antibia³ticos, como o MRSA.  

MscS e o canal de protea­na bacteriana relacionado MscL são "alvos de drogas extremamente interessantes", diz Walz. "Quase todas as bactanãrias tem uma dessas protea­nas. Como esses canais são amplamente distribua­dos, uma droga que tem como alvo MscS ou MscL pode se tornar um antibia³tico de amplo espectro."