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Raphidocystis contractilis pertence a Heliozoa, um grupo de eucariotos comumente encontrados em água doce, salobra e do mar. Os organismos deste grupo têm braços semelhantes a dedos – axopódios – que se irradiam de seu corpo, dando-lhes uma aparência de sol. Por isso, eles também são conhecidos como “vermes solares”. Cada axopódio é composto pelas proteínas, heterodímeros de tubulina alfa-beta, que formam filamentos chamados microtúbulos. R. contractilis pode retirar seus axopódios extremamente rápido em resposta a estímulos externos. No entanto, o mecanismo por trás desse rápido encurtamento do braço permanece um mistério.
Para tanto, uma equipe de pesquisadores incluindo o Professor Motonori Ando, a Dra. Risa Ikeda (ambos do Laboratório de Fisiologia Celular) e a Professora Associada Mayuko Hamada (do Ushimado Marine Institute), da Universidade de Okayama, Japão, exploraram o mecanismo envolvido na um dos movimentos celulares mais rápidos do mundo vivo.
Então, onde tudo começou? Compartilhando a motivação por trás de seu estudo, o professor Ando diz: “Recentemente, uma grande variedade de heliozoários foi descoberta em várias hidrosferas na província de Okayama, deixando claro que várias espécies de vermes do sol habitam o mesmo ambiente. Estamos tentando desvendar a mistérios em torno desses protozoários e aos poucos vão ampliando os horizontes do nosso conhecimento.”
Os autores iniciaram suas investigações imunomarcando a proteína tubulina e observando seu movimento antes e depois da contração axopodial. Eles descobriram que, antes do encurtamento, as tubulinas estavam organizadas sistematicamente ao longo de todo o comprimento dos axopódios, mas após a retirada dos axopódios, aquelas se acumulavam rapidamente na superfície da célula. Isso os levou a acreditar que, durante a rápida retirada axopodial, os microtúbulos se decompunham em tubulina instantaneamente. No entanto, a degradação dos microtúbulos geralmente não é um fenômeno rápido; progride bastante lentamente.
Como então R. contractilis conseguiu essa mudança tão rapidamente?
Os pesquisadores levantaram a hipótese de que isso seria possível se os microtúbulos se dividissem em vários locais simultaneamente. Para validar sua hipótese, os autores partiram para encontrar as proteínas e genes envolvidos na clivagem instantânea de microtúbulos em R. contractilis. Suas descobertas foram publicadas online em oJornal de Microbiologia Eucariótica em 21 de novembro de 2022.
Os pesquisadores realizaram de novo sequenciamento transcriptoma (análise dos genes expressos em um determinado momento em uma célula) e identificou cerca de 32.000 genes em R. contractilis. Este conjunto de genes foi mais semelhante ao encontrado em protozoários (que são organismos unicelulares), seguido por metazoários (organismos multicelulares com células bem diferenciadas; isso inclui humanos e outros animais).
A homologia e a análise filogenética do conjunto de genes obtidos revelaram vários genes (e suas proteínas correspondentes) envolvidos na ruptura de microtúbulos. Dentre essas, as mais importantes foram a catanina p60, a cinesina e as proteínas sinalizadoras de cálcio. Katanin p60 estava envolvido no controle do comprimento do braço axopodial. Várias duplicatas de genes de cinesina foram encontradas. Entre as cinesinas identificadas, descobriu-se que a cinesina-13, uma importante proteína desestabilizadora de microtúbulos, desempenha um papel importante na rápida contração dos axopódios. Os genes de sinalização de cálcio regulam a entrada de íons de cálcio na célula a partir de seus arredores e a indução da retirada axopodial.
Os pesquisadores também notaram a falta de genes ligados à formação e motilidade flagelar, indicando que os axopódios de R. contractilis não evoluíram de flagelos. Embora muitos genes permaneçam sem classificação, o conjunto de genes recém-estabelecido servirá como referência para estudos futuros com o objetivo de entender a motilidade axopodial de R. contractilis.
Os axopódios heliozoários podem funcionar como um sensor sensível. Eles podem detectar mudanças mínimas em seu ambiente, por exemplo, a presença de íons de metais pesados e drogas anticancerígenas. Discutindo sua visão para o futuro, o professor Ando compartilha: “Acreditamos que a resposta axopodial dos heliozoários pode ser usada como um índice para desenvolver dispositivos temporários de detecção e monitoramento da poluição ambiental e da água encanada. Também pode ser usado como um novo sistema de bioensaio para a triagem primária de novas drogas anticancerígenas. No futuro, planejamos continuar a trabalhar juntos como uma equipe para aprimorar a pesquisa básica e aplicada sobre esses organismos.”
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