13 de novembro de 2024 - A origem de muitas doenças como Alzheimer ou Parkinson pode ser encontrada no nível molecular em nosso corpo, ou seja, nas proteínas. Em um sistema saudável, essas proteínas são responsáveis por inúmeras funções fisiológicas.
Para realizar certas tarefas, eles também podem se reunir em grupos constituídos por várias proteínas. Uma vez que esse trabalho é feito, eles se separam novamente e seguem seus próprios caminhos. No entanto, se aglomerados maiores de cem ou mais proteínas formarem as chamadas fibrilas, que são feixes de longos acúmulos de proteínas semelhantes a filamentos, a atração entre as proteínas é tão forte que elas não podem mais se separar umas das outras.
As placas resultantes podem induzir uma ampla variedade de distúrbios. Se as fibrilas se acumularem no cérebro, por exemplo, elas podem aumentar a pressão intracraniana, desencadeando doenças neurodegenerativas.
Desintegração de fibrilas alcançada pela primeira vez
A formação de fibrilas é geralmente um processo irreversível, tanto no corpo humano quanto em sistemas sintéticos. O professor Shikha Dhiman, da Universidade Johannes Gutenberg Mainz (JGU), na Alemanha, e o professor Lu Su, da Universidade de Leiden, na Holanda, conseguiram recentemente criar um sistema modelo no qual as fibrilas podem ser decompostas em seus componentes individuais ou gotículas líquidas.
O projeto também envolveu dois Ph.D. estudantes, Mohit Kumar em Mainz e Heleen Duijs em Leiden. "Este é o primeiro sistema modelo em que conseguimos reverter esse processo sem qualquer reação química", relatou Dhiman. Os resultados foram publicados no Journal of the American Chemical Society.
Dentro das fibrilas, ligações não covalentes - como pontes de hidrogênio - ligam as unidades individuais. Estes não são particularmente robustos por si só, mas é o alto número de ligações e sua ordem que dá às fibrilas sua estabilidade superior. Os pesquisadores decidiram usar um truque: adicionaram substâncias que se incorporam às fibrilas, criando formações semelhantes a bolsas que tornam a estrutura da fibrila instável.
"O que estamos fazendo é introduzir parceiros vinculativos concorrentes. Estes formam ligações com unidades únicas, a interação entre as unidades torna-se redundante e as fibrilas começam a se desintegrar ", explicou Dhiman.
O sistema de modelos permite investigações sistemáticas
Uma característica particularmente interessante do sistema de modelos é que ele permite que todos os parâmetros que podem ser modificados sejam sistematicamente estudados um por um. Até recentemente, os pesquisadores presumiam que proteínas individuais se juntam para formar fibrilas. Recentemente, no entanto, esse conceito foi refutado. Em vez disso, várias proteínas se acumulam junto com água e sais, resultando em gotículas líquidas, com as proteínas se organizando na superfície dessas gotículas. Este é um estado intermediário significativo na formação real de fibrilas.
Em contraste com as fibrilas, essas gotículas podem realizar funções normais no corpo e podem até se quebrar para liberar as proteínas novamente.
"Nosso sistema modelo foi capaz de mapear todos os três estados, ou seja, unidades individuais individuais, gotículas líquidas e fibrilas", explicou Shikha Dhiman, professor do Departamento de Química da JGU e pesquisador sênior da rede de pesquisa CoM2Life (Communicating Biomaterials: Convergence Center for Life-Like Soft Materials and Biological Systems).
Base fundamental para o desenvolvimento de terapias inovadoras
A longo prazo, o sistema modelo apoiará o desenvolvimento de medicamentos para tratar uma série de distúrbios, particularmente doenças neurodegenerativas, como Alzheimer e Parkinson. Ao contrário de sistemas complexos, como células, todos os parâmetros do sistema modelo podem ser prontamente explorados para responder a várias perguntas: O que faz com que as gotículas de proteína se aglomerem para formar fibrilas? Como esse processo pode ser regulado? Como as fibrilas podem ser quebradas em fibras curtas?
Uma vez que os pesquisadores tenham resolvido essas questões fundamentais, eles podem investigar o nível celular - com base na triagem em larga escala de substâncias ativas. "O potencial em termos de aplicações terapêuticas é enorme", enfatizou Lu Su, professor assistente do Centro Acadêmico de Pesquisa de Drogas de Leiden.
"Esperamos que os medicamentos desenvolvidos com base neste modelo sejam usados para a desintegração direcionada de fibrilas patológicas para aliviar os sintomas e melhorar os resultados para os pacientes." Fonte: Phys.
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