Os pesquisadores
descobriram como é o PINK1 humano, oferecendo uma nova esperança na
busca por um tratamento para Parkinson.
Descubra como cientistas criaram imagens da proteína PINK1 do Parkinson, revelando insights sobre seu papel no controle de qualidade mitocondrial e na sobrevivência das células cerebrais.
Um
modelo branco de um cérebro humano em cima de uma molécula de
proteína em várias cores, representando as proteínas de Parkinson.
14 de maio de 2025 - Descoberta pela
primeira vez em 2001, a proteína PINK1 tem sido diretamente ligada à
doença de Parkinson. No entanto, até agora, os cientistas não
conseguiram visualizar o PINK1 humano ou entender como ele é ligado
ou se liga à superfície das mitocôndrias danificadas como parte do
controle de qualidade mitocondrial.
Pela primeira vez no
mundo, pesquisadores do Instituto de Pesquisa Médica Walter e Eliza
Hall (WEHI) determinaram a estrutura do PINK1 humano ligado às
mitocôndrias. As descobertas, publicadas na revista Science, revelam
novas maneiras de "ligar" o PINK1 e podem abrir caminho
para novos medicamentos para tratar a doença de Parkinson.
Em indivíduos
saudáveis, o PINK1 se reúne nas membranas mitocondriais e sinaliza
quando as mitocôndrias quebradas precisam ser removidas (um processo
conhecido como mitofagia). O sinal é exclusivo das mitocôndrias
danificadas e quando o PINK1 sofre mutação, o processo de mitofagia
não funciona mais corretamente e as toxinas se acumulam na célula,
causando a morte celular.
As células cerebrais,
que requerem muita energia produzida pelas mitocôndrias – também
conhecidas como a força motriz da célula – são especialmente
sensíveis a esse dano.
A Technology Networks
conversou com a Dra. Sylvie Callegari, diretora sênior de pesquisa
da WEHI, para saber mais sobre como os pesquisadores foram capazes de
resolver esse mistério de décadas e o que isso poderia significar
para futuros esforços de descoberta de medicamentos.
Blake Forman (BF):
Você pode nos explicar
a descoberta revolucionária que sua equipe fez e como ela nos ajuda
a entender a doença de Parkinson de uma nova maneira?
Sylvie Callegari, PhD
(SC):
Por quase 20 anos,
sabemos que mutações na proteína PINK1 causam a doença de
Parkinson de início precoce. Nosso grande avanço é que, pela
primeira vez, pudemos ver como é o PINK1 humano na superfície das
mitocôndrias danificadas. Até agora, tivemos que usar versões de
insetos do PINK1 para tentar entender como o PINK1 funciona, então
nunca tivemos o quadro completo. Nossas novas imagens revelam o PINK1
humano sentado em uma composição de poros dispostos simetricamente
na superfície das mitocôndrias. Esse arranjo é mais elaborado do
que qualquer um esperava e até revela proteínas que funcionam em
conjunto com o PINK1, que anteriormente não conhecíamos. Então,
agora, com esse quadro mais completo, temos uma melhor compreensão
de como o PINK1 funciona em humanos e podemos ver por que mutações
em diferentes regiões do PINK1 causam a doença de Parkinson. Saber
como diferentes mutações causam Parkinson também pode nos ajudar a
adaptar terapias para pacientes com mutações PINK1 no futuro.
BF:
Como essas descobertas
podem influenciar o desenvolvimento de futuros tratamentos de
Parkinson?
SC:
Essas descobertas são
um grande salto para os esforços de descoberta de medicamentos para
Parkinson, especialmente para aqueles com doença de Parkinson de
início precoce devido a mutações PINK1. Nossa imagem do PINK1
serve como um modelo para o desenvolvimento de medicamentos que
aumentam sua atividade.
Sem a capacidade de ver
o PINK1, estávamos efetivamente tentando consertar uma máquina
quebrada com os olhos vendados. Nossa recente descoberta removeu essa
venda e, agora que podemos ver o PINK1, será muito mais fácil
corrigi-la.
BF:
Que desafios você
encontrou durante esta pesquisa e como os superou para chegar a essa
descoberta importante?
SC:
Para poder ver PINK1,
precisávamos de "pedaços" da superfície mitocondrial que
continham PINK1, e precisávamos de muitos deles. Encontrar uma
maneira de obter PINK1 humano suficiente tem sido um problema há
décadas. Para superar esse problema, usamos quantidades muito
grandes de células (quase 10 litros de cultura de células) das
quais extrairíamos mitocôndrias danificadas com PINK1, quebraríamos
as mitocôndrias e coletaríamos todas as peças mitocondriais com
PINK1 nelas. Para obter o suficiente, esse processo tinha que ser o
mais eficiente possível. Tive a sorte de ter muita experiência
anterior em isolar complexos da superfície das mitocôndrias do meu
treinamento anterior em um laboratório mitocondrial na Alemanha,
então já tinha uma vantagem inicial na criação de uma estratégia
eficiente que nos permitiu obter PINK1 suficiente para que pudéssemos
visualizar usando microscopia eletrônica criogênica.
Outro problema é que o
complexo PINK1 que retiramos das células precisa ser estável (é
difícil tirar uma foto de alta resolução de algo que se move ou se
desfaz) e, portanto, precisávamos capturar o PINK1 no ponto certo
onde ele é mais estável. A estratégia experimental foi
fundamental, e tentei muitas condições experimentais diferentes
para chegar ao nosso processo otimizado final que resultou no
isolamento estável do PINK1 humano.
BF:
PINK1 tem sido
notoriamente difícil de imaginar no passado. Que avanços em
tecnologia ou abordagens inovadoras permitiram que sua equipe o
capturasse com tantos detalhes?
SC:
A estrutura do PINK1
humano escapou de pesquisadores em todo o mundo por décadas. A
criomicroscopia eletrônica tem sido revolucionária na resolução
da estrutura de complexos proteicos, em particular complexos de
membrana como este, mas o principal desafio, conforme descrito acima,
foi obter PINK1 estável suficiente. Nos últimos anos, os avanços
nos sistemas de expressão de proteínas de mamíferos, que podem ser
cultivados em alta densidade e em lotes de litros, foram um divisor
de águas para a produção de grandes quantidades de proteína em
células de mamíferos. Usamos o sistema de expressão Expi293
disponível comercialmente (Thermo Fisher Scientific) e estabelecer
esse sistema no laboratório foi minha primeira missão ao embarcar
neste projeto. Ter uma maneira eficiente de cultivar muitas células
que produzem o máximo possível de PINK1 foi o primeiro passo
essencial em nosso protocolo de isolamento PINK1.
BF:
Quais são os próximos
passos após essa descoberta? Como você imagina o futuro das
terapias para a doença de Parkinson evoluindo?
SC:
Atualmente, existem
medicamentos em pipeline clínico que aumentam a atividade do PINK1,
mas sem nunca ver onde ou como esses medicamentos interagem com o
PINK1, não temos uma compreensão completa de como eles funcionam.
Planejamos usar nosso método de isolamento PINK1 para visualizar
esses medicamentos em associação com o PINK1 para entender como
eles funcionam. Além disso, também usaremos nosso modelo PINK1 para
projetar novos medicamentos que aumentem a atividade do PINK1. Ao
aumentar a atividade do PINK1, ajudamos a nos livrar das mitocôndrias
tóxicas e danificadas na célula, que de outra forma matariam as
células cerebrais. Em última análise, é isso que causa a doença
de Parkinson, por isso precisamos manter nossas células cerebrais
vivas e bem. Fonte: technologynetworks.