7-JUL-2022 - As causas da doença de Parkinson ainda não são totalmente compreendidas. Muito antes do início do tremor muscular típico, o aparecimento de proteínas defeituosas no cérebro pode ser um primeiro sinal. Pesquisadores do Empa e da Universidade de Limerick, na Irlanda, agora examinaram mais de perto a forma anormal dessas alfa-sinucleínas na forma de anéis de proteínas. Ao fazer isso, eles também conseguiram visualizar em nanoescala a conexão com a poluição ambiental pelo cobre. Isso lança uma nova luz sobre o desenvolvimento da doença neurodegenerativa e o papel dos biometais no processo da doença. Além disso, as descobertas podem fornecer oportunidades para melhorar a detecção precoce e a terapia da doença.
Metal suspeito
O que se sabe sobre a doença de Parkinson é que os neurônios do cérebro morrem, resultando em uma deficiência do neurotransmissor dopamina. Nos estágios posteriores da doença, isso leva a tremores musculares, rigidez muscular e até imobilidade. A doença lentamente progressiva é a segunda doença neurodegenerativa mais comum no mundo depois da doença de Alzheimer. Fatores ambientais, como pesticidas ou metais, podem promover a ocorrência de Parkinson.
A equipe liderada pelo pesquisador do Empa, Peter Nirmalraj, do laboratório Transport at Nanoscale Interfaces, está investigando essa hipótese usando técnicas de imagem e espectroscopia química, bem como, em colaboração com a equipe de Damien Thompson da Universidade de Limerick, simulações de computador. Os pesquisadores têm como alvo uma proteína que está envolvida em vários processos moleculares no desenvolvimento do Parkinson: a alfa-sinucleína. Nos indivíduos afetados, essa proteína endógena se aglomera e causa a morte das células nervosas. Os pesquisadores suspeitam que o cobre em altas concentrações interfira nesses processos e acelere o processo da doença.
Anéis do mal
Para visualizar a aglomeração da alfa-sinucleína em escala nanométrica, a pesquisadora do Empa Silvia Campioni, do laboratório Cellulose & Wood Materials, produziu a proteína artificialmente. Usando microscopia de força atômica, os pesquisadores puderam observar a proteína, que estava inicialmente em solução, durante um período de dez dias, enquanto formava estruturas filamentosas insolúveis individuais antes de finalmente se agrupar para formar uma densa rede de fibrilas. Com base nas imagens, a transformação da proteína solúvel em fibras aglomeradas com cerca de 1 micrômetro de comprimento, como ocorrem durante a progressão da doença, pode ser observada com precisão impressionante em laboratório.
Se os pesquisadores adicionassem íons de cobre à solução de proteína, estruturas completamente diferentes apareceriam ao microscópio: estruturas de proteínas em forma de anel com cerca de 7 nanômetros de tamanho, os chamados oligômeros, apareceram no tubo de ensaio em apenas algumas horas. A existência de tais oligômeros em forma de anel e seu efeito de dano celular já são conhecidos. Além disso, as estruturas semelhantes a fibras mais longas apareceram mais cedo do que em uma solução sem cobre.
"Por um lado, altas doses de cobre parecem acelerar o processo de agregação", diz Peter Nirmalraj. Além disso, no entanto, essa estrutura proteica incomum em forma de anel se desenvolve de forma relativamente rápida sob a influência do cobre, o que possivelmente marca o início do processo patológico ou até o desencadeia. Os pesquisadores também analisaram a ligação de íons de cobre à alfa-sinucleína usando simulações de computador de dinâmica molecular em pequenos passos de 10 a 100 nanossegundos.
Teste inicial
Como os anéis de oligômero são formados no início da transformação da proteína, os anéis podem ser usados como alvo para novas formas de terapia, espera Nirmalraj. Além disso, as descobertas podem ajudar a avançar no desenvolvimento de um teste de Parkinson que pode detectar a doença em um estágio inicial em fluidos corporais, por exemplo, usando amostras do fluido espinhal. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo, Fonte: Eurekalert.
