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.
