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Pesquisadores de Centro de Câncer Moffitt revelaram uma nova descoberta revolucionária em mecânica celularsugerindo que as células possuem um sistema não genômico oculto que facilita a rápida comunicação celular e a tomada de decisões independente do DNA.
Publicado em iCiênciaesta revelação desafia a visão centrada no DNA da função celular e abre novos caminhos para a exploração médica e científica.
A visão convencional da biologia sempre posicionou o DNA como o modelo central da função celular, ditando tudo, desde a síntese de proteínas até o comportamento celular. No entanto, as recentes descobertas dos investigadores de Moffitt introduzem uma narrativa diferente, sugerindo que uma intrincada rede de comunicação paralela dentro das células opera ao lado e para além da estrutura genética.
O estudo centra-se no papel dos gradientes iônicos, ou diferenças nas concentrações iônicas através das membranas celulares, que consomem energia significativa para serem mantidas. Esses gradientes criam potenciais elétricos que atuam como reservatórios de informações, permitindo que as células monitorem continuamente o ambiente ao seu redor.
Quando estimulados por estímulos ambientais, portas especializadas dentro dos canais iônicos se abrem, permitindo o fluxo iônico. Este fluxo inicia uma cascata de reações perto da membrana, ajudando a célula a interpretar e responder rapidamente a novas informações.
Os investigadores dizem acreditar agora que estes gradientes não são apenas necessidades bioquímicas, mas são parte integrante de um sofisticado sistema de processamento de informação que permite às células sentir e responder rapidamente às mudanças ambientais.
Este sistema de ação rápida depende do fluxo de íons como sódio, potássio e cálcio através de canais especializados na membrana celular. Esses canais se abrem em resposta a sinais externos, permitindo que os íons fluam para dentro ou para fora da célula, criando um efeito cascata que comunica rapidamente o sinal para dentro, provocando respostas celulares rápidas.
Um dos aspectos mais interessantes da pesquisa foi o foco no citoesqueleto, ou estrutura estrutural dentro das células.
Tradicionalmente reconhecido por manter a forma celular e facilitar o movimento, o citoesqueleto parece desempenhar um papel crucial neste sofisticado sistema não genômico.
Composto por microtúbulos e microfilamentos, os pesquisadores descobriram que as proteínas do citoesqueleto servem como um excelente condutor de íons. Esta capacidade permite-lhe funcionar como uma placa de circuito, direcionando sinais da membrana celular para várias organelas dentro da célula, incluindo as mitocôndrias e o núcleo, para garantir uma resposta coordenada.
Os investigadores sugerem que este sofisticado sistema não genómico permite que as células reajam às mudanças no seu ambiente com uma precisão e velocidade que a informação genómica fornecida pelo ADN pode ser demasiado lenta para resolver.
“Nossa pesquisa revela a capacidade das células de aproveitar gradientes de íons transmembrana como meio de comunicação, permitindo-lhes sentir e responder rapidamente às mudanças em seu ambiente”, Dr. Dipesh Niraula, Ph.D., cientista de pesquisa aplicada no Departamento de Machine Learning e coautor do estudo, explicou. Esta intrincada rede permite que as células tomem decisões rápidas e informadas, críticas para a sua sobrevivência e funcionamento.”
As implicações desta descoberta são profundas. Compreender este sistema pode revolucionar o tratamento de doenças. Ao visar os componentes deste sistema de comunicação iónica, novas terapias poderão corrigir de forma mais eficaz as falhas de comunicação que levam ao desenvolvimento da doença. Esta investigação também sugere que as perturbações neste sistema de comunicação não genómico podem desempenhar um papel crítico no desenvolvimento de doenças como o cancro, abrindo novos caminhos para a exploração médica.
Além disso, a investigação sugere que as perturbações neste sistema de comunicação não genómica podem desempenhar um papel crítico no desenvolvimento de doenças como o cancro.
O estudo também é significativo pelo seu potencial para remodelar a nossa compreensão fundamental da vida multicelular, uma perspectiva que é ao mesmo tempo inspiradora e intrigante. As células dentro de um organismo dependem da comunicação para coordenar ações e manter a saúde dos tecidos. Estas descobertas recentes sugerem outra camada de interação, ampliando a nossa compreensão de como as células funcionam no contexto mais amplo dos sistemas de tecidos e órgãos.
Além disso, os pesquisadores propõem que os fluxos iônicos bem estudados observados nos neurônios são, na verdade, uma instância especializada dessa rede de comunicação mais ampla. Isto poderia significar repensar alguns dos nossos conhecimentos sobre processos neurológicos e encontrar novos ângulos para abordar os distúrbios neurológicos.
Os investigadores confirmaram que o seu modelo está alinhado com várias descobertas experimentais e identificaram várias previsões que podem ser testadas através de estudos futuros. A esperança é que estas novas descobertas preparem o terreno para futuras experiências para validar esta nova teoria e iluminar ainda mais as complexidades de como as células tomam decisões.
“Este estudo desafia a suposição implícita na biologia de que o genoma é a única fonte de informação e que o núcleo atua como uma espécie de processador central”, disse o coautor do estudo e cientista pesquisador do Moffitt Cancer Biology & Evolution Program, Dr. Gatenby, disse em um declaração.
“Apresentamos uma rede inteiramente nova de informações que permite a adaptação rápida e a comunicação sofisticada necessária para a sobrevivência celular e provavelmente profundamente envolvida na sinalização intercelular que permite o funcionamento de organismos multicelulares.”
Tim McMillan é um executivo aposentado da lei, repórter investigativo e cofundador do The Debrief. Sua escrita normalmente se concentra em defesa, segurança nacional, comunidade de inteligência e tópicos relacionados à psicologia. Você pode seguir Tim no Twitter: @LtTimMcMillan. Tim pode ser contatado por e-mail: tim@thedebrief.org ou através de e-mail criptografado: TenTimMcMillan@protonmail.com
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