Identificada nova proteína reguladora do citoesqueleto neuronal
O crescimento e a função das células nervosas baseiam-se numa estrutura semelhante a uma rede, designada por esqueleto periódico associado à membrana (MPS). No entanto, a forma como a organização do MPS é controlada não foi elucidada até à data. Uma equipa dos Institutos Max Planck de Investigação Médica e de Ciências Multidisciplinares descobriu agora que a organização é regulada pela concentração da proteína paralemmina-1.
Identificado o papel-chave da paralemmina-1
A natureza desenvolveu uma estrutura única que serve de suporte a quase todas as células nervosas: o esqueleto periódico associado à membrana, MPS. Esta estrutura citoesquelética especializada está localizada abaixo da membrana celular e é constituída por numerosas proteínas numa disposição periódica. O MPS está envolvido em vários processos celulares, como a sinalização inter e intracelular. Até à data, foram identificadas muitas proteínas que interagem com a MPS, mas os mecanismos subjacentes à sua organização ainda não são totalmente compreendidos.
"O nosso trabalho começou com a questão de saber se a paralemmina-1 está associada à MPS nos neurónios", explica Victor Macarrón-Palacios do Instituto Max Planck (MPI) de Investigação Médica em Heidelberg. "Por fim, conseguimos demonstrar que a paralemmina-1 está de facto associada e que também desempenha um papel fundamental: Regula a organização da MPS".
A nanoscopia fornece informações cruciais
A visualização da MPS não é possível com técnicas de microscopia convencionais, apenas com nanoscopia. Para o seu estudo, os cientistas do MPI for Medical Research utilizaram a mais moderna nanoscopia de fluorescência: a microscopia STED- e MINFLUX, pela qual o diretor do Max Planck, Stefan Hell, foi galardoado com o Prémio Nobel da Química em 2014.
Uma colaboração entre o MPI para a Investigação Médica e o MPI para as Ciências Multidisciplinares em Göttingen conduziu a este projeto bem sucedido. Manfred W. Kilimann, professor universitário reformado e investigador convidado do MPI para as Ciências Multidisciplinares, iniciou o estudo e forneceu à equipa de Heidelberg, liderada por Elisa D'Este, os resultados e materiais compilados no seu laboratório. Isto permitiu a Victor Macarrón-Palacios investigar o citoesqueleto neural na sua tese de doutoramento. Estas descobertas foram ainda complementadas por técnicas bioquímicas e pela experiência e apoio de toda a equipa científica: um exemplo perfeito de colaboração interdisciplinar e sinergia entre os dois institutos. Outros contributos para este trabalho de investigação vieram de cientistas das universidades de Heidelberg e Uppsala (Suécia).
Os investigadores conseguiram demonstrar que a concentração de paralemmina-1 é de importância fundamental para o controlo da organização à nanoescala da estrutura periódica do citoesqueleto: "Níveis elevados de paralemmina-1 resultam num arranjo periódico extremamente apertado, enquanto níveis mais baixos conduzem a um MPS mal organizado", refere Manfred W. Kilimann. Além disso, a ausência de paralemmin-1 afecta as propriedades electrofisiológicas dos neurónios, nomeadamente a transmissão de sinais eléctricos entre eles. A equipa conseguiu também demonstrar que a capacidade da paralemmina-1 para cumprir a sua função depende de um único aminoácido triptofano, o W54.
Uma compreensão mais profunda da família de proteínas paralemina e da MPS
"Ao estudar a paralemmina-1, identificámos um mecanismo que regula a estrutura fina da MPS nos neurónios", explica Victor Macarrón-Palacios. Neste processo, a paralemmina-1 liga-se à proteína ßII-espectrina, um componente importante do citoesqueleto neuronal, num domínio propenso a mutações. Estas mutações são responsáveis por perturbações do desenvolvimento neurológico nos seres humanos. Existe um grande potencial para mais investigação neste domínio - a função e a regulação da MPS estão apenas a começar a surgir.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Victor Macarrón-Palacios, Jasmine Hubrich, Maria Augusta do Rego Barros Fernandes Lima, Nicole G. Metzendorf, Simon Kneilmann, Marleen Trapp, Claudio Acuna, Annarita Patrizi, Elisa D’Este, Manfred W. Kilimann; "Paralemmin-1 controls the nanoarchitecture of the neuronal submembrane cytoskeleton"; Science Advances, Volume 11
Outras notícias do departamento ciência
