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Muitas doenças que afectam o cérebro e o sistema nervoso estão ligadas à formação de agregados proteicos, ou condensados sólidos, nas células a partir do seu condensado na forma líquida, mas pouco se sabe sobre este processo.
Essa transição de líquido para sólido pode desencadear a formação das chamadas fibrilas amilóides. Estes podem ainda formar placas nos neurônios, causando doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer.
Engenheiros biomédicos da Universidade de Sydney, em colaboração com cientistas da Universidade de Cambridge e da Universidade de Harvard, desenvolveram agora técnicas ópticas sofisticadas para monitorar de perto o processo pelo qual esses agregados de proteínas se formam.
Ao testar uma proteína associada à Esclerose Lateral Amiotrófica – doença ALS, que afetou o astrofísico Professor Stephen Hawking – os engenheiros de Sydney monitoraram de perto a transição dessa proteína da fase líquida para a sólida.
“Este é um enorme passo para a compreensão de como as doenças neurogenerativas se desenvolvem a partir de uma perspectiva fundamental”, disse o Dr. Yi Shen, principal autor da pesquisa publicada no Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS).
“Podemos agora observar diretamente a transição destas proteínas críticas de líquido para sólido em nanoescala – um milionésimo de metro em escala”, disse a Dra. Daniele Vigolo, professora sênior da Escola de Engenharia Biomédica e membro da Universidade. do Instituto Nano de Sydney.
As proteínas formam regularmente condensados durante a separação das fases líquido-líquido em uma ampla gama de funções biológicas críticas e saudáveis, como a formação de embriões humanos. Este processo auxilia reações bioquímicas onde as concentrações de proteínas são críticas e também promove interações saudáveis entre proteínas.
“No entanto, este processo também aumenta o risco de agregação disfuncional, onde agregados prejudiciais à saúde de proteínas sólidas se formam nas células humanas”, disse o Dr. Shen, que é membro do ARC DECRA na Escola de Engenharia Química e Biomolecular e também membro do Sydney Nano .
“Isso pode levar a estruturas aberrantes associadas a doenças neurodegenerativas porque as proteínas não apresentam mais reversibilidade rápida de volta à forma líquida. Portanto, é crucial monitorar a dinâmica dos condensados, pois eles afetam diretamente os estados patológicos”, disse ela.
A primeira observação óptica deste processo em nanoescala do mundo permitiu à equipe determinar que a transição da proteína líquida para a sólida começa na interface dos condensados da proteína. Esta janela para a transição de fase também revelou que as estruturas internas destes aglomerados proteicos são heterogéneas, onde anteriormente se pensava que eram homogéneas.
Dr Vigolo disse: “Nossas descobertas prometem melhorar muito a nossa compreensão das doenças neurogenerativas de uma perspectiva fundamental.
“Isto significa uma nova e promissora área de investigação para compreender melhor como a doença de Alzheimer e a ELA se desenvolvem no cérebro, afetando milhões de pessoas em todo o mundo”.
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