Tecnologia Científica

Pesquisadores filmam processos vitais fundamentais em nível celular
A equipe da Universidade de Bonn e da ETH Zurich agora filmou exatamente como ocorre a exportação da subunidade maior pré-60S.
Por Universidade de Bonn - 27/10/2021


Uma subunidade pré-60S (vermelha) passa por um nuclearpore: Os "plugs de gel" são marcados em verde, o caminho da subunidade em amarelo. Crédito: Dr. Jan Ruland, AG Kubitscheck / Uni Bonn

Todas as proteínas em uma célula são montadas por complicadas máquinas moleculares. Os precursores desses ribossomos são produzidos no núcleo da célula e, em seguida, entram na célula pelos chamados poros nucleares. Pesquisadores da Universidade de Bonn e ETH Zurique agora filmaram este processo fundamental em células vivas pela primeira vez. Seus experimentos melhoram a compreensão de como os ribossomos são criados. O estudo foi publicado na revista Nature Communications .

O núcleo da célula é uma espécie de abóbada: está localizado na célula e guarda o DNA, que contém as instruções de construção de todas as proteínas da célula. Quando a célula precisa de uma proteína para uma tarefa específica , ela ordena uma transcrição do segmento de DNA correspondente no núcleo. Essa cópia sai do núcleo e chega aos ribossomos, máquinas moleculares complexas. Em seguida, eles seguem as instruções passo a passo para produzir a proteína desejada.

Isso significa que a grande maioria das moléculas celulares é produzida fora do núcleo. No entanto, isso não se aplica aos próprios ribossomos: seus numerosos componentes já estão amplamente montados dentro do núcleo. Isso resulta na formação de dois grandes complexos moleculares, as subunidades pré-60S e pré-40S. Ambos são então passados ​​através dos poros nucleares para a célula, onde são montados em uma etapa final para formar o ribossomo .

A equipe da Universidade de Bonn e da ETH Zurich agora filmou exatamente como ocorre a exportação da subunidade maior pré-60S. "Para fazer isso, nós tingimos os poros nucleares com um corante verde e a unidade pré-60S em vermelho,"

explica o Prof. Dr. Ulrich Kubitscheck do Instituto de Química Física e Teórica da Universidade de Bonn. O registro em si foi feito com o auxílio de um microscópio especial, que os pesquisadores também modificaram especificamente para esse fim.

Tampões de gel como tampas de poros

"Desta forma, conseguimos pela primeira vez em todo o mundo capturar a passagem de componentes individuais do ribossomo através de um poro em tempo real", disse o principal autor do estudo, Dr. Jan Ruland, que concluiu seu doutorado no grupo de pesquisa de Kubitscheck. Isso é tudo menos trivial: o núcleo das células humanas é virtualmente coberto por vários milhares de poros. Cada um deles tem um diâmetro de apenas cerca de um décimo milésimo de um milímetro. O sucesso é baseado em avanços na tecnologia de microscopia, mas também em mais de dez anos de trabalhos de pesquisa nos quais os pesquisadores otimizaram continuamente seu método.
 
O transporte pelos poros é um processo complexo: eles são selados com um tipo de gel que normalmente impede a passagem de moléculas maiores. As subunidades dos ribossomos são enormes; sem ajudantes, eles não poderiam deixar o núcleo. Portanto, eles se cercam de certas moléculas, os receptores de exportação. Isso permite que eles "nadem" pelo plug de gel, por assim dizer. "Do lado de fora de cada poro fica uma pinça de proteína que puxa a unidade de ribossomo", explica o colega de Kubitscheck, Dr. Jan Peter Siebrasse.

A passagem leva apenas 25 milissegundos

Esta etapa parece ser o "gargalo" do processo de transporte. "Fomos capazes de demonstrar que as unidades pré-60S se acumulam exatamente no ponto em que o captador de proteína atinge o poro", diz Siebrasse, que, como Kubitscheck, é membro da Área de Pesquisa Transdisciplinar "Building Blocks of Matter and Interações fundamentais "(TRA Matter). No entanto, a exportação prossegue com relativa rapidez - os participantes do estudo estimam que 35 a 50 subunidades por segundo podem passar por um único poro.

Mas a avaliação dos filmes também mostra que a exportação nem sempre dá certo. Somente em cada terceiro caso em que uma unidade pré-60S entrou em contato com um poro , ela realmente saiu do núcleo. Nos casos restantes, no entanto, o processo foi abortado - possivelmente porque outras moléculas estavam sendo transportadas para fora do núcleo ao mesmo tempo, especula Kubitscheck.

O estudo fornece informações mais detalhadas sobre a formação de ribossomos.

Além disso, o método também é adequado para investigar outros processos de transporte. “Esgotamos as possibilidades técnicas atuais”, diz Kubitscheck. "Não é sem razão que os revisores chamaram nosso estudo de uma referência da qual esperamos que outros grupos possam se beneficiar."

 

.
.

Leia mais a seguir